1 前言
    ZigBee協(xié)議棧包括物理層協(xié)議(IEEE802.15.4)和上層軟件協(xié)議(ZigBee 2007以及其他的ZigBee網絡協(xié)議）。本文將從這兩方面來了解這些協(xié)議,，通過介紹如何捕獲及如何理解關鍵參數(shù),，深層次剖析ZigBee技術。有了這些本質性的認識,，對于分析解決無線產品應用問題，會有很大的幫助,。
2 物理層分析
    ZigBee的物理層為IEEE802.15.4標準所規(guī)定,，定義了ZigBee底層的調制編碼方式。這些規(guī)約大多是芯片設計者需要關心的,，對于應用開發(fā)來說,，更關心的是衡量一個芯片、一個射頻系統(tǒng)性能的參數(shù),。在過去的文章中,，已介紹了輸出功率、接收靈敏度和鏈路預算等參數(shù),，這一講將更深入地介紹一個調制質量的參數(shù)：EVM,。
    EVM指的是誤差向量（包括幅度和相位的矢量），表征在一個給定時刻理想無誤差基準信號與實際發(fā)射信號的向量差,，如圖 1所示,。從EVM參數(shù)中,，可以了解到一個輸出信號的幅度誤差及相位誤差。

    EVM是衡量一個RF系統(tǒng)總體調制質量的指標,，定義為信號星座圖上測量信號與理想信號之間的誤差,，它用來表示發(fā)射器的調制精度，調制解調器,、PA,、混頻器、收發(fā)器等對它都會有影響,。EVM數(shù)據和眼圖如圖2所示,。

    了解完這個參數(shù)之后，再看看實際測試中是如何獲取EVM參數(shù)的,。
    ZigBee物理層的測試,，在產品研發(fā)、生產和維護階段,，可以分別采用不同的儀器,。
    (1)產品研發(fā)階段
    要測量EVM參數(shù)，需要使用帶協(xié)議解析的頻譜儀,，最好是自帶相應協(xié)議插件的儀器,，可以使用安捷倫PXA N9030A頻譜分析儀+8960B插件(選配了ZigBee分析插件)。這些儀器可以測試出ZigBee調制信號的星座圖,、實時數(shù)據和眼圖等信息,，在芯片級開發(fā)過程中，需要考量高頻電容電感以及濾波器等的單個及組合性能,，特別需要注意的是ZigBee信號的臨道抑制參數(shù),，利用PXA N9030A的高分辨率，可以查看點頻的帶外信號,，這些細節(jié)在更換射頻器件供應商時,，需要仔細測量，一般數(shù)字電路抄板比較容易,，因為器件性能的影響不是很大,，只要值和封裝對了就可以，但是射頻前端的設計上,，即使原樣的封裝,、容值和感值，供應商不一樣,，射頻參數(shù)也是不一樣的,，板材的選用也極大地影響著阻抗匹配，因此復制和再開發(fā)都有較大難度。合格的測試工具,，加上有質量保證的射頻器件供應商資源,，方能真正具備RF設計能力。安捷倫PXA N9030A頻譜分析儀如圖3所示,。

    (2)批量生產階段
    在批量生產中,，不可能將實驗室的研發(fā)測試儀器搬到工廠，因此,，需要便攜小巧的測試設備,，這時可用羅德與斯瓦茨公司的熱功率探頭，如NRP-Z22,，做一個2.4 GHz的輸出功率測試,，保證能夠輸出公差允許的功率信號即可，因為在生產中,，射頻器件的焊接不良,、饋線連接頭的接觸不良，都會造成輸出功率的下降甚至消失,。需要注意的是,，探頭非常容易被靜電損壞，必須要帶上防靜電手套進行操作,，返修過程如需要經過德國,，則時間長，經費也不便宜,，不是很嚴重的損壞倒是可以在深圳維修中心處理,。NRP-Z22如圖4所示。

    (3)應用階段
    在現(xiàn)場出現(xiàn)問題時,，ZigBee節(jié)點已經安裝到現(xiàn)場,，不能逐一拆下來測試，并且周圍的電磁環(huán)境也是沒辦法在單個節(jié)點上檢測到,，這時就需要手持式的頻譜儀進行現(xiàn)場勘查了,，例如安捷倫公司的N9912A手持式頻譜儀。
    使用該頻譜儀,，可以完成無線系統(tǒng)設計初期的現(xiàn)場勘查工作，檢測現(xiàn)場各個地點是否有異常電磁干擾,，對于ZigBee來說,，當然是檢測是否有持續(xù)的WIFI信號干擾了。同時,，更為詳細的現(xiàn)場勘查,，還包括在定點進行數(shù)據發(fā)送，預期覆蓋點進行信號強度分析,，以實地評估墻體等障礙物的信號衰減,，在已經架設好的ZigBee網絡中,，也可以檢測信號覆蓋，數(shù)據通信是否正常等,。N9912A如圖5所示,。

    除了以上三種場合的測試外，在調試時要用到的還包括具備信號錄制功能的信號源,，將接收到的ZigBee信號錄制下來,，以不同的輸出功率進行“播放”，以測試模塊的接收靈敏度,，在必要的情況下,，還需要專業(yè)的誤碼率測試儀，進行誤碼率測試,。
3 應用層分析
    在具備合格的硬件基礎上,，應用工程師往往更關心的是，我這些數(shù)據發(fā)出來了沒有,？信號強度是多少,？僅僅檢測到有數(shù)據發(fā)送，但是不知道是誰發(fā)給誰的也不行,，因此,，在應用層的分析上，需要專門的ZigBee數(shù)據分析儀,，通過捕獲數(shù)據幀,，我們可以看到數(shù)據幀中的每一個域的值，當然前提是數(shù)據沒有采用AES128加密方式加密,。周立功公司的ZigBee分析儀如圖6所示,。

    ZigBee分析軟件拆分出數(shù)據包，分析軟件會將數(shù)據包內容完整地呈現(xiàn)于Frame結構中,，會在MAC PACKET結構中顯示幀類型,、源地址、目的地址,、序列號和數(shù)據幀內容等,，這個功能在調試ZigBee路由協(xié)議棧或者在檢測路由信息時,，是非常必要的,。
    ZigBee Analyser是針對無線ZigBee模塊開發(fā)的數(shù)據包分析儀設備，主要用于幫助用戶捕獲ZigBee通信的數(shù)據包,，用于數(shù)據分析,，快速尋找ZigBee組網時出現(xiàn)的問題所在。
    Packet Analyzer是運行在PC端、配合ZigBee Analyser分析儀的軟件,，由美國CEL公司開發(fā),，對分析儀提供的數(shù)據進行解析，圖形化顯示,，并具有簡單的信道能量掃描功能,，如圖7所示，分別是Packet Analyzer的幀列表界面,、樹形幀結構界面,，信道能量檢測界面和網絡地圖界面。

    對于客戶應用來說,，只需要配備一臺ZigBee分析儀就可以滿足實際需求了,，信號強度的檢測可以通過發(fā)送模塊和射頻電纜直接輸出到分析儀的天線輸入，可獲得精度為1 dbm的信號強度指示,。
4 結語
    本文介紹了ZigBee無線產品在原理,、設計、生產和現(xiàn)場調試當中應用到的檢測技術,，也從另外一個角度去了解了ZigBee技術,。俗話說，工欲善其事,，必先利其器,，可以看到，只要掌握了合適的測試設備和方法,，應用ZigBee技術并不是非常困難的事情,。
    周立功公司應用文中提到的設備和產品，進行產品設計生產,，將盡心竭力地為客戶提供極具競爭力的精品產品,，同時也致力于ZigBee技術在國內的發(fā)展，為推動短距離無線通信技術在市場中的應用做出自己微薄的貢獻,。