如何使用MDO查找无线嵌入式系统中的噪声来源

　　图1. 泰克MDO4000 系列混合域示波器和Microchip 射频测试电路板模块。

　　把射频通信功能集成到嵌入式系统中 在嵌入式系统中增加射频功能时，在集成中一般会遇到 许多问题。 对电池供电系统，一般使用开关稳压器，以最低的成本 实现最高的实用效率。电源尺寸也经常是一个问题。这 要求使用高开关频率，使输出滤波的规格和要求达到最 小。这些电源在输出电压上通常有纹波，这些波纹可能 会出现在RF发射机输出上，特别是在搞工作负荷下或在 电池电量不足时。为避免这种情况，可能需要额外的电源滤波，以避免射频输出信号受到影响，尽管这会导致 增加成本或尺寸。 无线电芯片或模块的硬件电路和软件配置可能会影响发 送的信号质量。如果设置和过滤不当，射频输出信号可 能会给其它无线电系统带来干扰，或不能满足相应的法 规标准。某些无线电系统需要信道滤波器、RF表面声波 和其它成本相对较高的滤波器，以满足信道外和带外辐 射的法规要求。

　　图2. 被测器件（Microchip Technologies MRF89XA 868 MHz无线电）与MDO4000系列混合域示波器之间的测试连接。

　　应用实例：带有开关电源、支持无线功能的嵌入式系统

　　在下面的讨论中，被测器件将使用一块灵活的射频通信集成电路，其已经集成到射频测试模块中，即Microchip Technologies MRF89XM8A。这个模块采用MRF89XA 集成电路及滤波和天线匹配。为进行演示，这个模块安装在Microchip Explorer 16电路板上，与电脑一起使用，对射频参数设置进行编程。

　　为演示使用开关电源对无线电供电的影响，我们使用升压转换器集成电路Microchip MCP1640，其集成到MCP1640EV评测电路板上。这个转换器以大约500 kHz 频率开关，这一频率对开关稳压器十分常见。它可以提供无线电模块所需的3.3 V 输出电压，支持最低0.8 V 的输入电压。这意味着可以从一个电池单元为无线电供电，降低产品的电池尺寸。[page]

　　为调试这个器件，我们使用泰克MDO4000系列混合域示波器。MDO4000 系列拥有独特的功能，可以同时显示4 个模拟信号、16 个数字波形、最多4 条解码的串行总线和/ 或并行总线及1 个RF 信号。所有这些信号都时间相关，显示控制信号对模拟域和RF 域的影响。图2 说明了下述测试使用的设置。

　　图3. 查看时域和频域。

　　识别噪声来源

　　我们测量以868 MHz为中心的射频频谱，其拥有相当低的2 kbps 的FSK 调制数据速率，以供参考。图3 显示了参考频谱。注意MDO4000 系列同时显示时域视图和频域视图，所有信号都时间相关。画面的下半部分显示了RF信号的频域视图，在本例中是射频发射机输出，画面的上半部分是时域的传统示波器视图。频域视图中显示的频谱来自时域视图中短橙色条指明的时间周期，称为频谱时间（Spectrum Time）。由于时域画面的水平量程独立于处理时域画面傅立叶变换（FFT）要求的时间数量，表示与RF采集相关的实际时间周期非常重要。MDO4000系列示波器的独特结构可以以时间相关的方式分开采集所有输入（数字信号、模拟信号和RF信号）。每个输入有单独的存储器，视时域画面的水平采集时间，存储器中采集的RF 信号支持频谱时间，并可以在模拟时间内部移动，如图4 所示。

　　图4. 使用干净的实验室电源，在数据包前置码多个符号期间显示的占用功率测量结果。

　　通过MDO4000 系列，可以在采集数据中移动频谱时间 （Spectrum Time），考察RF 频谱怎样随时间变化。在图 4中，我们调整频谱时间的位置，显示数据包前置码多个符号期间发送的信号的频谱。频谱时间是支持频谱画面希望的分辨率带宽（RBW）要求

　　的时间数量。它等于窗口因数除以RBW。默认的Kaiser Window的整形因数为2.23，在本例中，频谱时间为2.23/ 220 Hz，约为10 ms。 FSK调制一次只有一个RF信号频率，我们对频谱使用较长的采集时间，以测量占用带宽和总功率。