NXP KW45 作为恩智浦推出的最新一代低功耗无线 MCU,其优势明显,具有:低功耗、高性能、高安全性、大内存、丰富的外设接口等等。KW45 系列较于前 KW36、KW38 系列,还具有更加先进的芯片设计架构,KW45 将其无线模块独立封装为一个 Radio 核,对于芯片应用开发者来说,就可以更加专注于芯片应用层的开发工作。KW45 在射频方面的表现包括,其符合低功耗蓝牙 5.3 标准,最大可同时支持 24 个 BLE 节点,可编程的发射功率高达 +10dBm。
本文主要围绕 KW45 系列的 KW45B41Z83 这颗芯片对其进行 RF 性能方面的调试测试介绍,包括天线阻抗匹配调试、发射功率配置与测试、频率校准方法三个方面。
一、阻抗匹配
在射频电路中,为了得到最大功率输出,保证信号质量,所以需要进行阻抗匹配,对于蓝牙 2.4G 射频信号,一般是将射频信号线的阻抗设计为 50Ω,这一点在制板时应当作出说明,由板厂按要求完成设计。
• 硬件设计
在进行射频线路设计时,一般会在芯片端预留一组 L 型电路,用于调节芯片端的阻抗,一般会在天线端预留一组 π 型电路,用于调节天线端的阻抗。预留两个电阻便于焊接测试。
图 1.1
• 阻抗匹配调试
天线阻抗匹配调试通常使用到的测试仪器是网络分析仪,通过查看史密斯圆图来判断我们 PCB 板的阻抗是否调整到位。常规标准为:中心频点 2.44GHz 阻抗值尽量接近 50Ω,三个频点的回波损耗均要小于 -10dBm。
天线端的阻抗调试之初,一般我们会先看一下纯天线(断开 R2)在 PCB 板上的史密斯圆图表现,它可以给我们阻抗调试提供一个大致的参考方向,再去调整天线端 LC 的值,具体调试步骤这里不作赘述,直接看最终的调试完成图。
图 1.2
二、发射功率
KW45 的最大发射功率最高可达 +10dBm,想要让 KW45 发挥到这个最大功率值,那么就需要进行相应的软硬件匹配。
• 硬件设计
KW45 是有内置 PA 的,所以我们需要将 PA 电路使能才能让 PA 工作起来,芯片的硬件设计上有一个 VPA_2P4GHZ 引脚,需要在该引脚增加如下电路:
图 2.1
• 软件配置
软件上最大发射功率通过 gAppMaxTxPowerDbm_c 配置,允许将该值配置为 0 或 7 或 10 dBm。
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