【经验】如何测试无线收发器的发射功率和频偏？

时间： 2018-02-23 来源：世强作者：紫云

技术问答

我们在设计好Sub-GHz 无线收发器 Si446x 或者Si4438的PCB板，完成元器件贴板和焊接之后，就可以开始测试PCB板的射频性能了。主要2项测试如下：

1）发射功率测试。可以测试出PCB板能否满功率输出。以此检验发射部分的性能。

2）中心频率的频偏测试。可以测试出中心频率是否准确。如果不准确，我们可以在测试的时候，进行参数调整，使得中心频率准确。

采用传导测试方法，测试需要准备以下材料或仪器：

1、频谱仪；

2、屏蔽同轴线缆1条；

3、SMA转接线

4、一份能发射单载波的si446x驱动代码。

以上材料准备好以后，图1 是仪器和PCB的连接示意图：

图1：频谱仪连接示意图

准备一份驱动代码

我们再准备一份能发送单载波的si446x或者Si4438 无线收发器的驱动代码。驱动代码非常简单，可以通过无线参数配置工具WDS软件来帮助配置：

1、运行WDS软件，选择使用的芯片和版本。注意版本一定要和实际使用的芯片一致。

2、选择unmodulated carrier工程，配置好中心频率，最大发射功率，PCB板上焊接的晶体频率，点击生成radio_config.h射频配置头文件。如图2：

注：实际测试时，请根据实际射频参数设置，interrupt不用设置，如果使用到了RF switch ，那么需要设置GPIO页面的控制逻辑。如果未使用RF Switch，GPIO可不用设置。

图2：WDS 射频参数配置界面

在图2第5步时，建议设置芯片的满功率值，例如Si4463 最大可设置PA Level = 0x7F。满功率输出值为20dbm。

在图2的第6步，可生成radio_config.h射频配置头文件，也可以生成si446x的驱动代码，可供参考。如图3：

图3：生成配置头文件和参考代码按钮

3、用生成的单载波radio_config.h头文件，替换之前的头文件，并编译代码。

4、修改main函数：仅需要在si446x的初始化完成之后，调用start TX命令启动发送，while主循环中无需再对si446x做任何操作。上电以后，si446x就会一直发射单载波信号，参考代码如下：

图4：参考代码

5、这样发射单载波的si446x驱动代码就准备好。编译好代码后，烧录到MCU中，开始测试。

发射功率测试

把si446x 射频板天线的SMA端口用同轴线缆连接到频谱仪的射频输入端口。把si446x 电路板上电运行，这时候我们会看到频谱仪有载波信号了。就可以测量出板子的实际最大发射功率，如果实际测量小于我们的预设的功率值，说明射频焊接有问题，或者射频器件匹配不好。图5是一个预设中心频率为433.00MHz，20dbm功率输出的测试结果，从这个结果来看，中心频率非常准确，功率输出值非常接近20dbm。

图5：频谱仪测试结果

中心频率频偏测试与修正

如果使用TCXO的话，一般来说不会出现很大的频偏。如果使用的是XO的话，比较容易会出现频偏，主要原因是XO需要做负载电容匹配，没有匹配好的时候，XO出来的频率不准确，进而导致射频的中心频率不准确。如果我们发现中心频率离预设的有频偏，我们应该如何调整呢？

可以通过调节si446x上的内置匹配电容来修正中心频率的频偏。Si446x射频芯片上内部集成了一个10pF以内的可调节电容。对应在WDS上的参数是图2的第4步：crystal cap bank这个参数可调节范围是0-0x7F. 对于不同的晶体或者PCB板，这个值都可能不一样，因此只能通过边测试边调节的方式，来获得一个合适的crystal cap bank值，使得中心频率最准确。

crystal cap bank 参数也在radio_config.h头文件中直接修改，就不用每次WDS生成一次头文件。如下方黄色标记对应的位置：

// Set properties： RF_GLOBAL_XO_TUNE_2

// Number of properties： 2

// Group ID： 0x00

// Start ID： 0x00

// Default values： 0x40， 0x00，

// Descriptions：

// GLOBAL_XO_TUNE - Configure the internal capacitor frequency tuning bank for the crystal oscillator.

// GLOBAL_CLK_CFG - Clock configuration options.

#define RF_GLOBAL_XO_TUNE_2 0x11， 0x00， 0x02， 0x00， 0x52， 0x00

如果在测试中遇到任何问题，欢迎联系世强获得更多技术支持。

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全部评论（225）

用户88268798 Lv3 高级工程师 2022-07-26

我们系统主机用的si4463c2a，智能开关用的si4438c2a，正常通讯都没有问题，只是偶尔在距离只有4米样子也会出现通讯双方报crc中断错误，而且出现这种情况时，重发4次可能还是一直会crc中断错误。短时间内通讯较容易出现问题，好像有短时间记忆一样。想问下，到底可能是哪里的问题。
- Sosen_世强回复： 1、Si4463和Si4438平时可以正常通信，只是偶尔会出现CRC错误，所以CRC配置应该是没有问题，怀疑是数据在传输的时候出现了问题。有一种可能是Si4463和Si4438是无线频率存在偏差，导致通信不稳定。如果有频谱仪，可以使用这种方法来测试一下他们的频偏：【经验】如何使用WDS软件和频谱仪校准Si4463模块中心频率？另外如果是使用220V交流电供电的智能开关，开关里面的电磁环境比较复杂，也有可能干扰到无线的通信，可以将开关拆下来使用3.3V直流电源给Si4438供电，然后再测试看还会不会出现问题。2、如果使用硬件的CRC，也可以参考这篇文章检查一下CRC配置，看看是否有需要优化的地方：【经验】应用技巧：如何轻松实现无线收发器硬件CRC校验？3、如果使用软件CRC，可以参考这篇文章：【经验】无线收发器如何实现纯软件CRC校验？
  查看全部1条回复
用户90156129 Lv4 资深工程师 2019-04-30

SI4438配置GPIO0输出串行时钟，GPIO1输出接收到的无线数据，在待机状态GPIO1也会不断输出噪声，有没有什么办法，可以配置GPIO1在待机时是低电平或高电平，即不输出噪声。或者，如果我要解析出GPIO1输出的无线信号，该怎么个流程才能在噪声中解析出有效的数据，谢谢。
- layne_liu_世强回复： 1、Silicon Labs 公司的Sub-G无线收发芯片Si4438 处于接收状态时，如果没有接收到任何数据，或者说空中没有数据时，Si4438作为RX_DATA输出的GPIO引脚会输出很多随机的波形。如果此时有需要的数据接收到了，RX_DATA输出的波形会是非常规整，可以通过示波器查看到。测试中，可以把发射的前导码10101010....设置长一点，会比较方便观察到。解析代码调试成功之后，可恢复正常通信需要的前导码长度。2、如果要在GPIO的波形中解析出有效数据，可以在作为RX_DATA_CLK的引脚波形的上升沿时，去读取RX_DATA引脚的数据，然后不断和前导码比较，如果得到了正确的前导码，就继续读取同步字，并比对是否一致，如果同步字也是相同，那么就可以继续读取剩余的有效数据。
  查看全部1条回复
nathen Lv7 资深专家 2018-12-10

怎么测试无线收发器的频偏？
- 豆腐皮回复：偏是调频术语。调制信号幅度越大，调制后的波形偏离载频频率越大，频偏就越大。
  查看全部1条回复
浩如烟 Lv6 高级专家 2018-11-22

想问下各位大神，如何测试无线收发器的发射功率和频偏呢？
- 技工回复：详见世强测试方法https://www.sekorm.com/news/10732.html
  查看全部1条回复
孙梦 Lv7. 资深专家 2019-01-23

学习

文宣 Lv7. 资深专家 2019-01-18

学习了
用户37866299 Lv6. 高级专家 2019-01-15

不错
北极风 Lv7. 资深专家 2019-01-15

学习
MangoHoHo Lv7. 资深专家 2019-01-12

学习了
飞8 Lv4. 资深工程师 2019-01-11

学习了

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