Проверка приемопередатчика с помощью сымитированного РЧ-сигнала с частотой 2,4 ГГц

В последнее время всё больше и больше внимания инженеры уделяют непосредственно проектированию приемопередающих систем. Благодаря этому, возрастает количество как беспроводного оборудования, так и простого оборудования для передачи данных. В связи с постоянным ростом количества подобных систем, многие новички среди инженеров в сфере радиочастотного оборудования не знакомы с подобными методами проверки и оптимизации проектов приемопередающих систем.
Данная статья познакомит вас с новым оборудованием, предназначенным для выполнения вышеперечисленных задач, а также расскажет о самых важных этапах проверки оборудования перед его непосредственным выпуском на рынок.

Методика проверки интегрированного РЧ-устройства

Что касается данного эксперимента, мы будем следовать основной процедуре:

1. Захват РЧ-сигнала
2. Повторное генерирование данных для передачи
3. Генерирование модулирующего сигнала
4. Имитация полной РЧ-среды

Анализатор спектра – это базовый инструмент для захвата РЧ-сигналов. Для проверки исходных сигналов можно использовать множество инструментов, но для тестирования РЧ-сигналов хорошим началом будет использование именно анализатора спектра. Для выполнения этой задачи мы воспользуемся моделью Rigol DSA832 (Рис.1).

Рис. 1. Анализатор спектра Rigol DSA832

Затем мы будем использовать генератор сигналов Rigol DSG830 для создания имитированного РЧ-сигнала, который будет создавать помехи для приемопередающей системы, а также осциллограф и универсальный генератор сигналов – для дублирования данных сигнала и проверки характеристик. Нашим «подопытным» устройством, в качестве примера для данного эксперимента, будет выступать обычная игрушка с радиочастотным управлением, работающим на частоте 2,4 ГГц. В начале проверки основные рабочие характеристики этого устройства нам неизвестны.

Рис. 2. Генератор сигналов Rigol DSG830

Захват РЧ-сигналов

Используя анализатор спектра DSA832 с обычной антенной, мы с легкостью можем захватывать импульсные РЧ-сигналы, как это показано на Рис.3.

Рис. 3. Импульсный сигнал с частотой 2,4 ГГц

На этом рисунке можно увидеть, что в лаборатории, где проводится этот эксперимент, достаточно много оборудования, работающего в данном частотном диапазоне, но также можно обнаружить узкие спектральные линии, связанные с работой нашего беспроводного тестируемого устройства. Также можно отметить, что волны несущей частоты передатчика переключаются между различными каналами, чтобы гарантировать стабильное соединение в этих узких участках. Пробуем установить среднюю частоту 2,42 ГГц на анализаторе спектра в качестве пикового значения. Затем открываем режим нулевой ширины (zero-span), где нам доступны характеристики сигнала во временном разрезе. После захвата сигнала мы можем обнаружить, что перед нами импульсный сигнал длительностью 350 мкс (как показано на Рис.4).

Рис. 4. Импульсный сигнал длительностью 350 мкс

Следующий шаг очень важен, так как в нем кроется объяснение тому, как РЧ-сигнал изменяется с течением времени, и как происходит его модуляция. Передаваемые данные кодируются при помощи изменений сигнала. Обычного наблюдения за частотными характеристиками сигнала недостаточно, чтобы понимать, какие сообщения были переданы. Чтобы узнать больше о передаваемых данных, нужно установить ширину полосы частот приемника на максимальное значение, например 1 МГц. Подобная настройка позволяет наблюдать за передачей данных, в которых ранее не было заметно никаких изменений. Этот метод считается одним из лучших для выборки данных, а также для дублирования и имитации РЧ-сигналов.
Как показано на рисунке ниже, мы сужаем временной интервал и тем самым улучшаем отображение наблюдаемого сигнала. Рис.5 демонстрирует начало импульсного сигнала с 90 мкс.

Рис. 5. Начало импульсного сигнала с 90 мкс

На этом рисунке более детально показаны данные о сигнале. Один высокоуровневый сигнал и другие альтернативные сигналы – это сигналы, используемые для синхронизации с приемопередающим устройством и захвата данных. Дальнейшая оценка этих сигналов демонстрирует, что они являются высокоповторяющимися и запускают различные команды управления. На Рис.6 изображено, как изменяются данные в зависимости от команд управления.

Рис. 6. Изменение данных в зависимости от команд управления

На этом рисунке видна секция сигнала длительностью 20 мс, где наблюдаются изменения из-за различных команд управления. Поэтому данный сигнал нуждается в проверке.