原创 泰克MDO4000混合域示波器应用案例分析一 ——无线远传系统测试

 用户：安然测控，新天科技

关于无线远传系统

        目前的抄表方式主要有以下四种：人工抄表、IC卡抄表、有线远程抄表、无线远程抄表。无线远程抄表主要将最新的短距离无线通信技术应用于气表，采用射频模块实现数据集中，结合现有的以太网实现抄表。无线远传气表及抄表系统，用于计量管道中的气体流量，同时具有远程抄控功能。无线远传气表及抄表系统免去传统的人工抄表，使抄表更方便，管理更科学。

        抄表系统主要由数据管理系统、抄表管理系统、收费管理系统、集中器、采集器、无线远传气表组成，如图1所示。在整个系统中，气表与采集器、采集器与集中器之间是通过无线通讯实现的，无线通讯模块的性能是抄表成败的关键，它的发射功率、接收灵敏度、所占的频道、接口电路、抗干扰能力等，对通信性能和最终的选用至关重要。

图1：无线远传系统功能示意图

目标无线远传气表系统概述

        无线远传气表的核心部件是以Nordic芯片（或者Ti的DSP芯片）为核心的数据采集、传输、发射接收、控制系统。这个系统主要由两部分组成，单片机MCU控制模块和无线传输模块。其中，单片机控制模块主要是控制数据采集、传输及射频调制解调方式、加密等功能；无线传输模块以GFSK（高斯频移键控调制）的调制方式，采用半双工模式收发数据。该类控制电路广泛应用于工业控制及无线数据采集应用中。

        GFSK调制是把输入数据经高斯低通滤波器预调制滤波后，再进行FSK调制的数字调制方式。它在保持恒定幅度的同时,能够通过改变高斯低通滤波器的3dB带宽对已调信号的频谱进行控制，具有恒幅包络、功率谱集中、频谱较窄等无线通信系统所希望的特性。

        在研发和调试中，主要监测无线传输模块的射频输出，测量其频点、占用带宽、发射接收功率、调制解调特性、抗干扰能力等。通过这些参数调整单片机控制指令，实现系统功能。

基于MDO4000的测试方法

       我们使用泰克公司的MDO4000混合域示波器，同时观测被测信号的时域波形和频谱情况，测试结果如图2、3所示。

连接方法  被测信号板为调试用板，预留射频输出SMA接口，可直接经过转换头和电缆接入MDO4000的射频N型输入接口。通过一个三通装置，将信号引入模拟通道一输入端。

频谱测试  DO4000的频谱分析仪功能的设置为CF=430MHz，SPAN=20MHz，RBW=20KHz，测得信号频率是430.1MHz，信号功率是4.32dBm，被测系统工作在发射数据状态，信号是通过SMA直入的，又经过三通引导模拟输入端，所以有一定衰减，信号功率值只做参考。被测信号是FSK调制方式，信号应在两个频点变化，所以我们采用解调模式进一步分析信号。

解调模式  MDO4000是混合域示波器，不仅有示波器功能、频谱分析仪功能，还有解调功能，射频信号经过IQ解调后，可以观测其幅度、相位、频率随时间的变化曲线，根据FSK信号特点，我们打开频率随时间变化曲线，可以清晰的看到信号的频率在两个频点之间跳变，用光标测得，跳变时间是20us，FSK频偏是126kHz。与用户配置的射频调制特性一致。

案例总结

        在该应用中，涉及到时域——模拟控制信号、串行总线信号，频域——射频输出信号、射频信号解调，采用传统的单一示波器和频谱分析仪是很难调试的。最终的测试结果FSK的跳变时间、FSK的频偏，这两个参数按照传统的测试方法需要高端示波器（被测信号的5倍左右带宽）和矢量网络分析仪共同完成。基本上不能通过一台仪器得到结果。所以泰克新推出的MDO4000混合域示波器是，带有射频输出模块的控制系统调试的最佳工具。

图2、3：测试结果

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