NXP JN516x ZigBee RF 射频性能调试

鸣涧

NXP JN516x ZigBee RF 射频性能调试

软体环境搭建

• BeyondStudio 下载安装:  NXP JN516x PRO IDE&SDK 下载链接：
  

http://www.nxp.com/zh-Hans/products/interface-and-connectivity/wireless-connectivity/2.4-ghz-wireless-solutions/zigbee/zigbee-home-automation:ZIGBEE-HOME-AUTOMATION

  

           注：IDE=Integrated Development Environment

                 SDK=Software Developer’s Kit

• 获取 JN516x Customer Module Evaluation Tool
  

         该工具包包含两部分：AN1172_CustomerModuleEvalTool & AN1172_ModulePerTest

         ① AN1172_CustomerModuleEvalTool 是这个工具的主要部分，它提供了除了 PER 测试外的其他所有测试功能。

         ② AN1172_ModulePerTest  是基于 JN516x 模块执行 PER 的测试。

• 文件位置存放
  

          将包含  AN1172_CustomerModuleEvalTool & AN1172_ModulePerTest 这两个部分的文件夹存放于 \workspace 这个路径下。（例中 Beyondstudio 安装在 C 盘，也可安装于其他盘）

         以上软件安装完成，下面我们就启动 BeyondStudio 并将 JN516x Customer Module Evaluation Tool 导入进 BeyondStudio。

• 导入步骤图如下：
  

         Step1: 导入

         Step2：在对话框中，展开 General，选择 Existing Projects into Workspace，单击 Next。

        Step3: 选中 Select root directory 选项，Browse…，找到 JN516x Customer Module Evaluation Tool 。

        Step4: 在工程下，选择需要导入的工程，单击 Finish ，导入完成。

       完成以上步骤，即完成导入。

       导入后，我们需要对其进行编译---编译 AN1172_CustomerModuleEvalTool （本例是对 JN5169 做的调试），如下图所示。

         注：对于 JN5169, 指定 JENNIC_CHIP=JN5169

               对于 JN5168, 指定 JENNIC_CHIP=JN5168

               对于 JN5164, 指定 JENNIC_CHIP=JN5164

               对于 JN5161, 指定 JENNIC_CHIP=JN5161

• 将已编译的JN516x Customer Module Evaluation Tool 导入板端。
  

          Step1: 将模块连到电脑上，如图所示。

         Step2: 单击载入，出现如下界面。

        Step3: 载入中，等待载入完成即可。（软体环境搭建完成）

       以上软体环境全部搭建完成。

仪器准备--CMW500 设置

     Step1:

     打开 CMW500 后，按面板上的 Measures 键或快捷键 Ctrl + M，弹出

     如下画面并勾选 Measurements 进行功率与频偏测试。

   

     Step2:

     RF Setting/Config

     Step3:

     单击 Config 出现如下界面，并根据实际操作进行设置。

     Step4:

     Measure Control

    Step5:

    Analyzer Settings

    Step6:

    设置完成后，关闭小窗口，进入到 Spectrum 页面，快捷键

    Ctrl + enter 进行 Run，如下图所示。

     以上仪器设置准备完成。

板子与仪器的连接

   
     Step1:

     由于Π型电路还未匹配（未贴元件），所以在天线端先引出测试线1 进行测试，如下图所示。

  

     Step2:

     将模块的 USB 转串口端接在 PC 上，将测试点 1 接在 CMW500。如下图所示。（连好后进行测试）

      以上板子与设备连接完成。

测试功率与频偏

     Step1:

     打开电脑里的串口并进行串口设置，串口设置如下。（串口安装包如下）

     Step2:

     将串口打开，按  这个图标打开。然后，按任意键，对于 JN5169 出现如下选项。

     Step3:

     ① 从上图选项中选择合适的 Module

     ② 现在会提示你选择 TX Power

      ③ 选择上一步后会出现 2.5dB 衰减器的开关选择，如下图所示：

      ④ 选择上一步后, 会提示你选择最大 RX Power

     ⑤ 如果你使用的工具是 AN1172_CustomerModuleEvalTool，则会出现如下测试项：

       ⑥ 如果你使用的工具是 AN1172_ModulePerTest，则可以测 PER（方法类似，这里就不赘述了）

       注：这两个工具不可以同时使用。

      ⑦ 选择 a 进行 Tx Power 的测试，测试结果如下图所示。

       ⑧ 可切换到 FFT Spectrum 看频偏，快捷键 Ctrl + enter 进行 Run，测试结果如下图所示，频偏较大。

      以上功率与频偏测试完成。

调试

• 打开网络分析仪，并校准。
  

      1-1设置网络分析仪：Meas àS11(PORT1)/S22(PORT2)

     1-2按面板上的 Format à Smith(R+jX)

       1-3设置起始频点：按面板上的 Start 进行设置，如下图所示。

        1-4扫描点设置：按面板上的 Sweep Setup ,扫描点设置为 1601，如下图所示。

      1-5按面板上的 Cal à Calibrate

      1-6按1-Port Cal

        1-7将校准工具与网络分析仪相连，并分别对应短路（S）,开路（O）及负载（L）进行校准。

        1-8按面板上的 Meas à S21/S12, Format à Log Mag，将 Port1 与 Port2 通过 Thru 如下图连接看插入损耗，如图，校准完成。

• 将测试线作 Port extension
  

      2-1将测试线连在网络分析仪上，如下图所示。

       2-2按面板上的 Cal à Port extension à Auto Port Extensionà Measure Open à All ，完成。

• 去掉电阻 R7,将板子测试线 2 连接到频谱分析仪上做匹配
  

     （1）去掉 C18 与 C20,并将串联元件 C21，L1及 C14 用 0Ω电阻。（了解 PCB 路径最原始阻抗）

     （2）利用 Smith Chart 跟匹配元件将阻抗 Tune 到50Ω。（口诀：上感下容，左并右串）

          ①首先串并联电感或电容把阻抗弄到通过50Ω的 Z-Plane/Y-Plane 圆上。（由负载端向源端进行匹配）

          ②再通过串并联电感或电容将匹配调至 Smith Chart 中心点（匹配点），一般达不到，但是越接近越好。

• 匹配原则
  

     （1）电感电容值不要过小；

     （2）落地电容值不要过大；

     （3）整个频带的阻抗轨迹尽可能收敛；

     （4）电感/电容值不要过于冷门；

     （5）尽可能设计成低通滤波器。

• 匹配结果如下图所示
  

      C14: 1.8pFà1.2pF ; C21à L: 2.7nH，其他值不变。

• 频偏较大，将晶振电容C6、C7由 12pFà18pF ，频偏变好，测试结果如下图所示。
  

• 匹配后功率也变好，测试结果如下图所示。