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[分享]蓝牙射频一致性测试

助工
2020-04-09 11:40:37    评分

蓝牙射频一致性测试

蓝牙在大多数移动电话和笔记本电脑中实现,支持无线耳机连接或移动电话与其他设备之间的连接以实现同步。大多数新车已经提供了蓝牙车载娱乐系统和免提通话系统

蓝牙一致性测试,验证蓝牙产品的射频性能是否符合蓝牙射频规范。由于不同类型产品的需要,可能需要更换天线,或者由于其它无线模块或时钟模块的影响,以及电源的变化,这些都会导致蓝牙最终产品的射频性能发生变化,因此在研发和生产过程中必须对该产品的射频性能进行测试,以保证其无线指标符合蓝牙射频规范的要求。

一、蓝牙射频测试方法和指标

蓝牙无线测试规范的版本定义了蓝牙无线测试指标及其测试方法。蓝牙无线测试配置包括一台测试仪和被测设备(EUT,Equipment  Under Test),其中测试仪作为主单元,EUT  作为从单元。两者之间可以通过射频电缆相连也可以通过天线经空中传输相连(需要可靠的耦合以及屏蔽箱)。测试仪发送LMP 指令,激活 EUT  进入测试模式,并对测试仪与 EUT  之间的蓝牙链路的一些参数进行配置。如测试方式是环回还是发送方式,是否需要进行跳频,分组是单时隙分组还是多时隙分组。

二、下面介绍蓝牙无线指标及其测试方法。

1.1 蓝牙****的测试
(1)输出功率
   测试仪在低、中、高三个频点,对整个突发范围内测量峰值功率和平均功率。规范要求峰值功率和平均功率各小于  23dBm 和 20dBm,并且满足以下要求:如果 EUT 的功率等级为 1,平均功率> 0dBm;如果 EUT 的功率等级为  2,-6dBm<平均功率<4dBm;如果 EUT 的功率等级为 3,平均功率<0dBm。
(2)功率密度
    测试仪通过扫频,在 240MHz 频带范围内找到对应最大功率的频点,然后以此频点进行时域扫描(扫描时间为 1 分钟),测出最大值,要求小于 20dBm/100kHz。
(3)功率控制
    初始状态为环回,非跳频。EUT 分别工作在低、中、高三个频点,回送调制信号为 DH1 分组。测试仪通过 LMP 信令控制 EUT 输出功率,并测试功率控制步长的范围,规范要求在 2dB 和 8dB 之间。
(4)频率范围
     测试仪对 EUT 回送的 DH1 分组扫频测量。当 EUT 工作在最低频点时,测试仪找到功率密度下降为-80dBm/Hz(-30dBm  100KHz 带宽 )时的频点 fL;当 EUT 工作在最高频点时,测试仪找到功率密度下降为-80dBm/Hz(-30dBm 100KHz  带宽 )时的频点 fH。要求 fL、fH 位于 2.4~2.4835GHz范围内。
(5)20dB 带宽
    EUT 分别工作在低、中、高三个频点,回送调制信号 DH1 分组。测试仪扫频找到对应最大功率的频点,并且找到其左右两侧对应功率下降 20dB 时的 fL 和 fH,20dB 带宽 Df = | fH - fL |,要求 Df小于 1MHz。
(6)相邻信道功率
    EUT 工作频点分别为第 0 信道、第 39 信道和第 78 信道,回送净荷为 PN9 的 DH1 分组。测试仪扫描整个蓝牙频段,测试各个信 道的功率。要求相邻第 2 道的泄漏功率小于-20dBm,相邻第 3道及其以上的泄漏功率小于-40dBm。
(7)调制特性
     EUT 分别工作在低、中、高三个频点。测试仪以所支持的最大分组长度发送为 11110000 的分组,并对 EUT  回送的分组计算频率偏移的峰值和均值,分别记为 Df1max 和 Df1avg。测试仪以所支持的最大分组长度发 10101010 的分组,并对  EUT 回送的分组计算频率偏移的峰值和均值,分别记为Df2max 和 Df2avg,要求满足以下条件:至少 99.9%的 Df1max 满足  140kHz< Df1max <175kHz;至少 99.9%的 Df2max 3115kHz;Df2avg /Df1avg  30.8。
(8)初始载波容限
    测试仪根据 4 个前导码计算载波频率 f0,要求与标称频率 fTX 的差小于 75kHz。
(9)载波频率漂移
    要求载波瞬时漂移小于 40kHz。规范还要求载波漂移速率小于 4000Hz/10μs。
1.2 接收测试以上介绍了蓝牙****的无线指标及其测试。对于接收测试来说,所有指标的测试都是基于误码率的统计,并且至少要统计 1600000 个比特。

1.2蓝牙接收的测试
(1)单时隙灵敏度
     EUT 分别工作在低、中、高三个频点,回送调制信号的  DH1 分组。依照蓝牙规范的要求,测试仪控制其输出功率,以使 EUT 的收信功率为-70dBm。蓝牙规范允许 EUT 发送的射频信号具有  75kHz的初始误差和 40kHz 的频率漂移,即总共允许有 115kHz 的误差。此外,还要考虑调制、符号定时等引起的误差。假如 EUT  的收信机性能由一个输出“完美”信号的测试仪来测试,其测试结果不足以提供冗余度来适应真正的无线传输环境,用户将得到一个关于收信机质量的错误结果。经验告诉我们,对于有扰测试,蓝牙收信机的灵敏度一般会劣化  4~10dB,具体值与分组长度和蓝牙芯片种类有关。测试仪必须支持有扰****(dirty  transmitter),,将干扰加入到发送的蓝牙信号中,每 20ms  一组,从第一组依次到第十组,再返回第一组,不断重复。。测试仪对误码率进行统计,要求误码率 BER<0.1%。
(2)多时隙灵敏度
    类似于单时隙灵敏度的测试,不过分组类型为 DH3、DH5。
(3)最大输入电平
     即蓝牙接收机的饱和电平。 EUT 工作于低、中、高频点。测试仪发送 DH1 分组信号,并控制其****功率,以使 EUT 收信机入口处的电平为-20dBm。测试仪统计误码率,要求 BER〈0.1%。
三、蓝牙无线测试仪CMW5000

罗德与施瓦茨提供全面的 Bluetooth® 测试解决方案,可用于从设计、认证到生产的所有阶段Bluetooth® 最初开发于  20 年前,是一种跳频扩频技术,可在全球可用的 ISM 频段(2.4  GHz)上工作。这项技术的最初要求是基于特定协议栈配置文件(如音频、文件交换或视频)在自组网配置中约实现 700 kbit/s  的数据连接。Bluetooth® 2.0 规范规定了 3 Mbit/s 的增强型数据率 (EDR)。随着低功耗趋势的发展,Bluetooth®  SIG 开始规范低功耗蓝牙 (Bluetooth® LE) 技术。这项技术通常用于所有类型的可穿戴设备、外围设备或者需要超低数据通信的物联网  (IoT) 设备。Bluetooth® SIG 通过 Bluetooth® 5 为 IoT  做好了准备,并规范了远程、更高数据率和高级广播功能。Bluetooth® 5.1 规范进一步扩展了相应功能,以实现精确的室内定位。

四、Bluetooth® 测试解决方案

罗德与施瓦茨的测试与测量解决方案支持  Bluetooth® 基本速率 (BR)、EDR 和 LE 技术,并符合 1.2、2.0、2.1、3.0+HS、4.0、4.1、4.2、5 和  5.1 版 Bluetooth® 核心规范。Bluetooth® SIG 授准使用 R&S®CMW  无线通信测试仪进行射频测试。罗德与施瓦茨解决方案一体化支持 Bluetooth®、WLAN 以及其他的非蜂窝和蜂窝技术,非常适用于验证 IoT  设备。借助提供信令模式的独特 Bluetooth® 测试解决方案,罗德与施瓦茨始终引领创新前沿,实现简单的 Bluetooth® 设备空口测试。

 

  1. 用于无线语音和音频的经典蓝牙 (Bluetooth® Classic)

Bluetooth® Classic 主要用于耳机或便携式扬声器等无线音频设备。这意味着除了****机和接收机测试之外,还需要执行音频质量测试。

 

  1. 面向可穿戴设备、外围设备和物联网 (IoT) 的低功耗蓝牙 (Bluetooth® LE) 技术

Bluetooth® LE 是超低功耗版 Bluetooth® 技术,专用于从医疗到汽车电子等广泛应用中使用的外围设备、可穿戴设备或传感器。这种技术非常适用于无需进行持续连接但要求长电池寿命的应用。

 

  1. 低功耗蓝牙 (Bluetooth® LE)

测向Bluetooth® LE 5.1 新增定位功能以增强覆盖和准确性(尤其是室内环境),并且需要进行全面测试

如果有测试要求,可以一起沟通交流,以上内容由安泰测试工程师整理。





关键词: 蓝牙     射频     测试     一致性    

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2020-04-09 16:51:13    评分
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