实现嵌入式系统集成射频：ZigBee的设计考虑因素

　　集成ZigBee 的射频实现与测试

　　在设计嵌入式ZigBee （或其它基于IEEE 802.15.4 的协议） 射频解决方案时，在最终产品中的集成度方面有一些折衷的考虑。挑战在于如何平衡集成度和开发成本对最终应用性能的要求。由于低成本无线技术在许多电子产品应用中激增，简化ZigBee 模块性能的验证和检验非常重要。本应用指南展示了泰克MDO4000 系列示波器在验证和检验ZigBee 无线模块集成度方面的应用及简便性。

　　

　　图1. 泰克MDO4000 系列混合域示波器和Microchip 无线电测试电路板模块。

　　嵌入式集成ZigBee 模块

　　事实证明，IEEE 802.15.4物理层无线技术在各种短距离控制和数据通信应用中非常流行。ZigBee协议提供了一个由设备组成网状网络，因此大型区域及数百台、甚至数千台设备可以相互通信。至少在理论上，不同来源的 ZigBee 标准设备可以相互通信。不同的IEEE 802.15.4 协议厂商，提供了功能少、软件简单的方案，可以在有限的特定应用或特定功能中工作。

　　无线系统应用包括家庭和商业楼宇自动化、能源监测和控制、安全系统、医疗监测及各种商业和工业产品。围绕着这套通信标准已经开发出了丰富的IC和模块支持结构，这些模块带有天线，并经FCC 或其它地区机构认证。每个IC 和模块还有两个增强选项。嵌入式产品只采用IEEE802.15.4低层协议的射频电路，因此需要单独的微控制器或微处理器来处理ZigBee或其它高级软件及应用。也有的IC 和模块内置微控制器，运行ZigBee 或其它协议软件。许多IC 和模块带有未定义的I/O 引脚，因此整个产品可能需要很少模块和传感器和/或制动器及附件。此外，许多模块带有功放和接收机低噪声前置放大器（LNA）。功放和LNA 可以明显提高射频范围，但成本高、能耗大。

　　对任何一种方案，都需要PCB支持IC或模块。还需要有足够峰值功率及低噪声的电源。如果选择芯片级方案，还需要相应的天线接口电路。

　　

　　图2. 来自不同厂商的典型ZigBee 无线电选项实例，可以有不同的集成度，从无线电集成电路到全面集成模块及微控制器、功放和LNA。

　　图2 从左到右显示了无线IC（MicrochipTechnologies MRF24J40）、带有100 mW 功放和LNA（Microchip MRF24J40MB）的无线模块、射频和微控制器集成电路 （Ember EM357）、以及带有微控制器和外部功放和LNA （Ember EM357-MOD）的无线模块。