一種WPAN網絡設備方案

　　根據選定參數(shù)使用Agilent公司提供的免費軟件Ap-pCAD，進入Passive Circuits界面選擇相應模型。本設計選用Coplanar Waveguide模型，輸入參數(shù)后便可計算出饋線的特性阻抗。若根據計算結果設計出的饋線實際測試情況阻抗達不到50Ω，則可以通過增加電感L2，及相應電容C1或C2來實現(xiàn)50Ω匹配。天線選型方面既可選用雙端100Ω的差分天線，也可選用50Ω的單端天線，只要按需增建雙端到單端變換的巴倫即可。使用偶板子或F型的PCB天線，優(yōu)點是可以獲得相對較高的增益，抗干擾能力強;片狀天線體積小，但增益不高，易受干擾。

　　2 軟件設計

　　軟件開發(fā)環(huán)境為AVRSTUDIO+AVRGCC。這兩個軟件均是免費的。軟件設計主要包括射頻驅動、外圍電路控制和ZigBee協(xié)議棧設計3個部分?；贗EEE802.15.4協(xié)議的WPAN網絡中的協(xié)調器和網絡節(jié)點的軟件流程基本相同，只是網絡協(xié)調器要承擔網絡建立的功能，網絡節(jié)點則要承擔一些控制或測量的功能。為了與其他ZigBee產品相兼容，軟件設計必須嚴格遵守IEEE 802.15.4協(xié)議。本設計建立的網絡拓撲是非超幀結構的星形網絡，具體軟件流程如圖5所示。

　　基本過程為：網絡協(xié)調器首先初始化WPAN信息數(shù)據庫，建立ZigBee網絡，分配網絡ID號和16位網絡地址，初始化鄰居設備表，然后等待其他節(jié)點連接;網絡節(jié)點上電后，初始化內部資源、網絡節(jié)點的WPAN信息數(shù)據庫，發(fā)送掃描信號請求連接，連接成功后，記錄下網絡ID和分配好的16位網絡地址，按功能設定向協(xié)調器發(fā)送信息。因為網絡節(jié)點一般為電池供電，所以在空閑時要進入休眠節(jié)能狀態(tài)。外圍電路控制主要是針對傳感器、開關等器件的控制，可根據不同需求對軟件進行相應的修改。

　　3 測試結果及總結

　　圖6為第11信道2.405 GHz的調制信號輸出頻譜，從中可以看出最大功率所對應的頻點。在空曠環(huán)境中測試，距離150 m時通信的誤碼率可小于1%。系統(tǒng)在發(fā)射狀態(tài)下耗電為23.7 mA，接收時為21.78mA，休眠狀態(tài)下僅為2.5μA。實驗結果證明，本文設計的基于AT86RF230收發(fā)器的WPAN網絡設備具有容錯性高、性能優(yōu)越、超低功耗、價格低廉的優(yōu)點，能夠滿足多種場合實際需求。