集成ZigBee 的射頻實(shí)現(xiàn)與測試

　　在設(shè)計(jì)嵌入式ZigBee （或其它基于IEEE 802.15.4 的協(xié)議） 射頻解決方案時(shí)，在最終產(chǎn)品中的集成度方面有一些折衷的考慮。挑戰(zhàn)在于如何平衡集成度和開發(fā)成本對(duì)最終應(yīng)用性能的要求。由于低成本無線技術(shù)在許多電子產(chǎn)品應(yīng)用中激增，簡化ZigBee 模塊性能的驗(yàn)證和檢驗(yàn)非常重要。本應(yīng)用指南展示了泰克MDO4000 系列示波器在驗(yàn)證和檢驗(yàn)ZigBee 無線模塊集成度方面的應(yīng)用及簡便性。

　　圖1. 泰克MDO4000 系列混合域示波器和Microchip 無線電測試電路板模塊。

　　嵌入式集成ZigBee 模塊

　　事實(shí)證明，IEEE 802.15.4物理層無線技術(shù)在各種短距離控制和數(shù)據(jù)通信應(yīng)用中非常流行。ZigBee協(xié)議提供了一個(gè)由設(shè)備組成網(wǎng)狀網(wǎng)絡(luò)，因此大型區(qū)域及數(shù)百臺(tái)、甚至數(shù)千臺(tái)設(shè)備可以相互通信。至少在理論上，不同來源的 ZigBee 標(biāo)準(zhǔn)設(shè)備可以相互通信。不同的IEEE 802.15.4 協(xié)議廠商，提供了功能少、軟件簡單的方案，可以在有限的特定應(yīng)用或特定功能中工作。

　　無線系統(tǒng)應(yīng)用包括家庭和商業(yè)樓宇自動(dòng)化、能源監(jiān)測和控制、安全系統(tǒng)、醫(yī)療監(jiān)測及各種商業(yè)和工業(yè)產(chǎn)品。圍繞著這套通信標(biāo)準(zhǔn)已經(jīng)開發(fā)出了豐富的IC和模塊支持結(jié)構(gòu)，這些模塊帶有天線，并經(jīng)FCC 或其它地區(qū)機(jī)構(gòu)認(rèn)證。每個(gè)IC 和模塊還有兩個(gè)增強(qiáng)選項(xiàng)。嵌入式產(chǎn)品只采用IEEE802.15.4低層協(xié)議的射頻電路，因此需要單獨(dú)的微控制器或微處理器來處理ZigBee或其它高級(jí)軟件及應(yīng)用。也有的IC 和模塊內(nèi)置微控制器，運(yùn)行ZigBee 或其它協(xié)議軟件。許多IC 和模塊帶有未定義的I/O 引腳，因此整個(gè)產(chǎn)品可能需要很少模塊和傳感器和/或制動(dòng)器及附件。此外，許多模塊帶有功放和接收機(jī)低噪聲前置放大器（LNA）。功放和LNA 可以明顯提高射頻范圍，但成本高、能耗大。

　　對(duì)任何一種方案，都需要PCB支持IC或模塊。還需要有足夠峰值功率及低噪聲的電源。如果選擇芯片級(jí)方案，還需要相應(yīng)的天線接口電路。

　　圖2. 來自不同廠商的典型ZigBee 無線電選項(xiàng)實(shí)例，可以有不同的集成度，從無線電集成電路到全面集成模塊及微控制器、功放和LNA。

　　圖2 從左到右顯示了無線IC（MicrochipTechnologies MRF24J40）、帶有100 mW 功放和LNA（Microchip MRF24J40MB）的無線模塊、射頻和微控制器集成電路 （Ember EM357）、以及帶有微控制器和外部功放和LNA （Ember EM357-MOD）的無線模塊。