原创 过往总结——惯性思维设计导致的Zigbee通信能力差问题

        自己不学射频，只是由于项目需要，临时参与了一段时间Zigbee通信模块原理图和PCB设计，在设计过程中由于惯性思维导致了升版，付出了沉重的代价。

       需求要求协调器和单个节点间的通信视距要达到100m以上。Zigbee是基于IEEE802.15.4标准的低功耗局域网协议，工作在2.4GHz和868/915MHz频段，具有短距离、低复杂度、自组织、低功耗、低数据速率（<250kbps）等特点。

       Zigbee通信模块选用的TI公司集成Zigbee/RF4CE/IEEE协议栈的MCU芯片CC2530，支持低功耗模式，射频接收灵敏度高达-97dBm，额定发射功率为4.5dBm，所用天线的中心频率为2.4GHz，最大增益1.5dBi，驻波比<2。根据TI的参考电路和PCB绘制建议，完成电路设计，如图1所示：

        通过调节匹配电路参数，最后用射频分析仪测试出发射功率接近4.5dBm。于是在空旷场所进行实测，测试视距仅有30m左右，远远不能达到100m要求。限于结构，不能使用更大增益的天线。于是最终考虑添加射频功放，不过个人觉得这样也使得Zigbee通信的低功耗优势不再。

       TI提供了与CC2530配套使用的射频功放CC2591，可使射频功率提高至20dBm，消耗电流小于166mA，；即使无功率输出时，也有最大50mA的电流消耗。射频接收增益分为高增益模式和低增益模式，在高增益模式下，接收增益为11dB，消耗电流最大4mA，噪声系数为4.8dB；在低增益模式下，接收增益为1dB，消耗电流最大2mA。CC2591控制引脚包括HGM、PA_EN、EN，HGM用于控制RX的增益模式，PA_EN和EN用于控制RX模式、TX模式及低功耗模式的切换，按照TI的参考原理图将这些控制引脚接至CC2530的相应GPIO，这样便可以直接利用Z-stack进行驱动设计，否则会带来软件上的更改。CC2591的电路原理设计如图2所示：

图3 CC2591参考电路接法