AN-1105负载对无线模组发射电流的影响

RF_002

　　背景

　　本文以LLCC68（LoRa模式）和A7139（FSK模式）为例，提供给想了解无线模块的负载对发射电流影响的读者。目的是解除读者使用模块时发现模块的发射电流不稳定的疑惑。使用者会看到相同的频点不同的负载发射电流会有不同。这些现象都可以归结为模块的负载变化对发射电流会有影响，这也是调试时一定要装天线以及不要去摸模块的天线（特别是弹簧天线）的原因。如果读者已经理解这个现象，并知晓这是真实正常存在的，并明白其中的原因，那么这样的读者就无需再看本文。另外本文”前期准备”写的可能会比较繁琐，主要目的是方便对我们的调试环境不太熟悉的读者从“前期准备”中可以了解我们的调试环境，其他文档的测试环境基本相同，再其他文档中就不再重复描述该部分。

　　内容

　　一、前期准备
　　1、LLCC68的调试设备需要准备： LSD4RFC-2L722N10（LLCC68模块）2个   
　　　 LSD4RF-2R714N1B（LSD4RFC-2L722N10的转接板）2个
　　　 LSD4RF-TEST2002（调试LLCC68模块用的控制板）2个
　　　 SMA头  2个
　　　 470Mhz胶棒天线（内螺内针）2个

　　A7139的调试设备需要准备：LSD4RF-2D717N20模快2个     
　　　 LSD4TX-18717N20_V03（LSD4RF-2D717N20的转接板）转接板2个
　　　 LSD4RF-TEST2001（调试A7139模块用的控制板）2个
　　　 SMA头  2个
　　　 470Mhz胶棒天线（内螺内针）2个

　　2、仪器需要准备：
　　频谱仪 万用表（具体型号不做限制，频谱仪需要测量范围可以测到510Mhz,万用表需要能测瞬时电流）
　　本次频谱仪使用DSA815（品牌RIGOL）　　万用表使用DMM6500（品牌KEITHLEY）

　　3、需要准备的MCU的软件如下：
　　A7139模块（LSD4RFC-2L722N10）的示例代码
　　LLCC68模块（LSD4RF-2D717N20）的示例代码

　　4、本次使用的集成开发环境为：
　　IAR Assembler for MSP430 5.30　　如图

　　MDK for ARM 5.31　　如图

　　5、本次是使用的仿真器为

　　J-LINK V11

　　LSD-FET430 UIF

　　仿真烧写器请自行准备能适配 STM32L486VG 和 MSP430F4152 系列MCU即可

　　6、模块规格书为：
　　LSD4RF-2D717N20_产品规格书_Rev06_170630.pdf
　　RL系列二代LoRa模组规格书_Rev05_210419-解密版本.pdf

　　测试底板原理图为：         
　　LSD4RF-TEST2001_V02_原理图.pdf
　　LSD4RF-TEST2002_V02_原理图.pdf

　　芯片手册为：         
　　DS_LLCC68_V1.0.pdf
　　A7139 Datasheet v0.21 (Preliminary).pdf         

7、两款模块的硬件参考设计的原理图在模块的规格书中有再补充如下。
　　两款模块的PCB封装库为：LSD4RFC-2L722N10(PCB封装)_Rev01_201118.PcbDoc
　　LSD4RF-2D717N20(PCB封装)_Rev01_190627.PcbLib
　　两款模块的原理图库为：LSD4RFC-2L722N10(原理图封装)_Rev01_201118.SchDoc
　　LSD4RF-2D717N20(原理图封装)_Rev01_190627.SchLib

　　二、环境搭建

　　1、设备连接：
　　这个调试过程中A7139模块始终配套的是TEST2001调试底板，LLCC68模块始终配套的是TEST2002调试底板。
　　A7139调试和LLCC68调试时，为如下安装方式：

　　下文中将统一简称这种方式为“A安装方式”

　　2、仿真器链接：
　　A7139+TEST2001上仿真器的连接如下图：
　　使用MSP430F4152采用FET430 UIF的SBW接口

　　CCLL68+TEST2002上仿真器的连接如下图：
　　使用STM32L486VG采用J-LINK的SBW接口

　　3、A7139+TEST2001和 CCLL68+TEST2002  按照B安装方式接好后 如下图：

　　三、操作

　　1、LLCC68测试1  模块和频谱仪传导方式连接好，可以把频谱仪理想化理解为在各个频点都是最佳负载，频谱仪近似理解为会把模块发出的信号全部吸收掉，近似理解为是一个在各个频点下辐射效率都非常非常高的天线负载。
　　（1）使用470Mhz频点测试：电流稳定在120ma左右

　　（2）使用492.5Mhz频点测试：电流稳定在120ma左右

　　（3）使用507.5Mhz频点测试：电流稳定在120ma左右

　　如上是很多使用这希望看到的，模块在不同频点发射电流都基本稳定，但是请注意这里是传导线直接接的频谱仪。

　　2、 LLCC68测试2 使用固定的470Mhz频点不变，但是使用不同的负载。
　　（1）模块根本就不接天线，可以近似等效为模块接了一个辐射效率很差的负载，发射电流变成了70mA左右

　　（2）模块接上一个在470Mhz效果很好的天线，可以近似等效为模块接了一个辐射效率很好的负载接近频谱仪的情况，发射电流变成了120mA左右

　　（3）模块接上一个在470Mhz效果很好的天线，先用手握住故意改变天线负载阻抗，然后再松开手,看变化（下边图2中的箭头）。

　　3、我们在找个其他平台（A7139）的模块LSD4RF-2D717N20模块，再来看看现象。这部分是想让读者看到其他平台也是有这种现象的。

　　（1）使用470频点，接一个470Mhz频点效果很好的天线，电流稳定在75mA左右。

　　（2）使用470频点，不接天线，电流稳定在65mA左右。

　　(3) 使用470频点，接一个470Mhz频点效果很好的天线，但是用手握住天线先故意改变天线阻抗,可以直观看到电流变化。

　　结论

　　本文主要目的是通过一些实际测试的结果和现象，让使用者能够看到LLCC68平台等无线模块，在实际使用中出现发射电流波动变化。比如有的使用者发现使用不同频点相同的天线发射电流有不同；有的使用者发现使用相同的频点不同的天线发射电流会有不同。这些现象都是真实正常存在的，并不是模块出了什么问题，是因为模块的负载变化对发射电流会有影响。这也是调试模块时一定装天线，并且不要总去摸模块的天线（特别是弹簧天线）的原因。

　　本次测试时使用的配置如下：
　　A7139模块使用的配置如下：
　　调制方式：FSK
　　频点：470.101Mhz　　dev：18.75Khz　　空中波特率10K　　发射功率：软件配置20dBm
　　Preamble Length 4字节，ID code length  4字节，没用硬件CRC，用的FIFO模式

　　LLCC68模块使用的配置如下：
　　调制方式：FSK
　　频点：470.101Mhz　　dev：18.75Khz　　空中波特率10K　　发射功率：软件配置22dBm
　　Preamble Length 4字节，ID code length  4字节，没用硬件CRC，用的FIFO模式

　　注意：如果使用模块时就是不接天线的话，请使用者把模块的发射功率一定调小再进行模块调试，比如调到最大发射功率的一半。否者真的可能使模块异常或者损坏。