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无线模组应用时通信距离异常的分析过程

利尔达科技集团 2024-03-09 08:12 次阅读

在客户终端产品使用无线通信模组(包括但不限于LoRa, LoRaWAN, FSK, Wi-SUN, BLE等模组)时,出现部分产品无线传输通信距离异常的情况,导致该现象发生的原因可能是软件的配置,硬件的设计,天线的匹配等原因,本文从硬件角度进行逐步分析定位问题原因。

一般终端产品框图如下:

1.左半部分为客户整机产品,上面使用无线通信模组;

2.右半部分为整机产品使用的天线,通过SMA连接器连接至主板上;

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过程

如下为问题定位过程,1#产品表现为通信距离异常,2#产品表现为通信距离正常;

01

实验1:通过传导功率测试

a.将整机端无线模组射频信号输出端的SMA通过馈线连接制频谱仪;

b.设置频谱仪的中心频率为无线的工作频点,并将频谱仪的捕获方式设置成Max Hold;

c.通过控制整机,使无线模组可以发射射频信号,在频谱仪上捕获该信号;

d.测试图片及数据汇总如下所示(由于两个产品功率均为18.5dBm左右,仅放置一张图片)

c732f49e-dda9-11ee-9118-92fbcf53809c.png

02

实验2:通过耦合功率测试

a.将整机端还原成测试通信距离时的状态(连接天线);

b.在频谱仪端信号输入口连接天线,并设置频谱仪的中心频率为无线的工作频点,并将频谱仪的捕获方式设置成Max Hold;

c.通过控制整机,使无线模组可以发射射频信号,利用耦合方式在频谱仪上捕获该信号;

d.测试图片及数据汇总如下所示:

c74f0efe-dda9-11ee-9118-92fbcf53809c.png

如果没有频谱仪,也可以无线模组自带的RSSI功来测试,RSSI(Received Signal Strength Indicator)是接收信号的强度指示,以SX1278为例,RSSI计算公式如下图所示,如果使用其他芯片平台,根据每个芯片规格书里面的计算公式来操作。

c75b5b82-dda9-11ee-9118-92fbcf53809c.pngc767ab76-dda9-11ee-9118-92fbcf53809c.png

其中Rssi为通过芯片寄存器读取的值,使用上述公式可以转换成信号强度值。

结论

根据以上两组实验可以得出以下结论:

1.根据实验一可以看出,模组的传到输出功率与理论值相同,信号频点也符合设计要求,模组在整机上的性能正常;
2.根据实验二可以看出,对比耦合功率,原本测试通信距离异常的产品耦合功率偏低,和通信距离异常的现象相符,说明通信距离异常是由于连接天线后导致,结合偏低的34.6dB的数据分析,应该是天线未正常连接。后经过分析,该天线的SMA连接器的內针内缩,导致接触异常。

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