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MDO在物联网设计、研发与培训中的应用?
- 发布时间:2017-05-02 12:04:06
新款MDO4000C内置多达六种仪器,每种仪器均具备应对严苛挑战的卓越性能。每台示波器均提供强大的触发、搜索和分析功能,市场上仅这些示波器同时提供同步模拟、数字和RF信号分析功能,是在IoT及EMI故障排除中建立无线通信的理想选择。
物联网行业的发展趋势与设计挑战
随着现代传感器技术和无线通信技术的发展,物联网开始进入人们的日常生活。以RFID、ZigBee技术和NFC近场通信等技术为代表的物联网应用,正在成为众多企业、高校研发和创新的方向。虽然针对这些技术,半导体厂商提供了各种专用芯片,甚至是集成度很高的解决方案,但在设计一个实际的物联网设备时,工程师仍然面临着很多挑战。其中一个最重要的因素是如何测量系统中时间相关的时域和频域信号。RFID和ZigBee技术中应用到的RF信号虽然不是十分复杂,但信号的质量、功率和时序关系决定着系统能否正常工作。而这些RF参数本身不仅和射频发射/接收电路有关,还受到基带电路和控制电路的影响。内部寄存器的读写、电源的工况甚至是系统延迟时间的大小,都会决定整个系统的工作状态。传统的示波器或频谱分析仪是无法完成这种时间相关的时域和频域信号综合调试工作的。
MDO混合域示波器的创新设计理念
泰克MDO4000C系列混合域示波器独特的创新理念,为调试跨域的时频相关的系统提供了独一无二的工具。泰克的MDO4000C在一台全功能的示波器的基础上,通过选件可升级为一台3GHz或6GHz的频谱分析仪,可以完成普通频谱分析仪的各种频域测量功能。完全独立的示波器时域采集系统和频谱分析仪频域采集系统,既可以独立工作,也可以通过触发协同工作。通过移动频谱时间,用户可以在示波器采集到的时间窗口内,观测在射频通道采集到的任何一点的RF信号的频谱情况。MDO还提供了RF信号的幅度、频率和相位相对于时间变化的调制域分析功能。这些独有的功能帮助用户测量RF信号的各种调制信息。使用频谱分析仪的工程师常面临的一个问题是如何准确地触发并捕获到关心的RF信号。由于传统的频谱分析仪触发功能很有限,用户很难做到这一点。MDO4000C不但可以通过RF信号的各种特征进行触发,还可以使用示波器的触发系统,通过基带或控制信号完成RF信号的触发采集,这种功能极大地降低了调制物联网设备的难度。
在调试RFID系统时,工程师面临的一个重要的困难是如何测量标签的返回信号。由于标签返回信号的幅度很小,使用普通的示波器往往难以捕获这一信号,更不要说对其幅度和频率做进一步分析了。主要原因是普通示波器的动态范围只有40dB,无法捕获微弱的标签信号。MDO4000C具有60dB的动态范围,以及低至-152dB/Hz的底噪,能够很好地胜任同时捕获读写器信号和标签信号的任务。其独特的AvsT射频信号幅度的时域波形功能,甚至可以显示标签信号幅度变化过程。
下面海洋仪器以一个13.56MHz的RFID读写器系统为例,介绍MDO4000C系列示波器的跨域调试应用。
在RIFD系统研发中MDO混合域示波器的应用
13.56MHz高频RFID系统是目前国内应用最为广泛,技术较为成熟的射频识别系统。相关的国际标准对射频发射频率、信道带宽、发射功率等参数都有明确的要求,特别是RF信号的幅度(功率)随时间变化的情况,标准有着严格的规定。以读写设备为例,读写设备发出的载波信号的幅度变化时间,须符合ISO18000-3标准对t1-t4的时间限制。
另一个需要严格保证的时间是从读写器发出读卡信号后到标签返回信号的时间。过长或过短的时间都会被认作读写失败。使用传统仪器测量这些信号的难度很大。MDO4000C可以将RF信号的AvsT的轨迹完整展示的屏幕中,用户只需用光标定位到相应位置,即可得到这一延迟时间。
如果设计人员希望了解RFID系统传输的数据情况,MDO4000C同样可以提供强有力的支持。MDO4000C可以提供RF信号的IQ数据。将这些数据导入泰克的RSAVu软件后,可以完成RFID数据的解码、射频指标计算等工作。如下图所示,使用RSAVu软件读取MDO4000C提供的.TIQ数据,软件可以计算得出RF信号的幅度时域波形,计算得出EVM、调制深度、调制系数、频率偏差、码速率等参数。并可以将这些RF信号代表的数据解码显示出来。简化了设计人员的调试难度。
RFID读写器是一个包含了基带微控制器、RF发射和接收模块以及电源和控制总线的复杂的射频嵌入式系统。基带控制信号和系统内部寄存器的状态直接影响系统的工作状态。以我们测试的读写器为例,NXP CLRC632读写控制芯片包含了压控振荡器、锁相电路、编码、解码、混频和发射/接收功能,芯片的工作受到单片机芯片STC90c58RD+控制。
测试系统控制信号与TX和RX信号的时序关系
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