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  • 硬件设计:蓝牙--蓝牙射频测试

    参考资料:蓝牙BT射频测试

    蓝牙无线测试简介

     

      为了保证蓝牙模块的性能,需要使用专业的蓝牙测试仪对蓝牙射频指标进行测试。蓝牙测试仪与被测设备(EUT,Equipment Under Test)可以通过LMP指令进行通讯,从而对EUT实现环回测试,测试设备的发射功率、功率密度、功率控制、频率范围、20dB带宽、相邻信道功率、调制特性、初始载波容限、载波频率漂移、单时隙灵敏度、多时隙灵敏度、C/I性能、阻塞性能、最大输入电平等指标。 

    一、测试链路

      蓝牙测试仪和EUT可以通过射频电缆相连也可以通过天线经空中传输连接,如图1。测试仪作为主单元,EUT作为从单元,测试仪通过LMP指令,激活EUT进入测试模式,然后对测试仪与EUT之间的蓝牙链路的一些参数进行配置。

      说明:测试模式是一个特殊的状态,出于安全的考虑,EUT必须首先设为“Enable”状态,然后才能空中激活进入测试模式。

    图1 蓝牙测试链路

    二、测试指标

      1、Output Power(输出功率)

      1.1 仪器配置

      测试仪设置EUT工作在环回(Loop back)模式;

      链路设置为跳频,即Hopping on

      测试仪设置分组类型为DH5,发射净荷(payload)为PRBS9,包长度设置为最大即可;

      测试仪通过LMP指令控制EUT工作在低(2402MHz)、中(2441MHz)、高(2480MHz)三个频点,EUT对测试仪发出的分组进行解码,并使用相同的分组类型及其最大输出功率将净荷回送给测试仪,然后测试仪测量回送调制信号的峰值功率和平均功率;

      1.2 标准

      1.峰值功率<23dBm;

      2.平均功率根据EUT的功率等级确定限值:

      如果EUT的功率等级为1,平均功率>0dBm

      如果EUT的功率等级为24dBm>平均功率>-6dBm

      如果EUT的功率等级为3,平均功率<0dBm

      2Power Density(功率密度)

      2.1 仪器配置

      测试仪设置EUT工作在环回(Loop back)模式;

      链路设置为跳频,即Hopping on

      测试仪设置分组类型为DH5,发射净荷(payload)为PRBS9,包长度设置为最大即可;

      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。

      2.2 标准

      功率密度<20dBm/100KHz

      3Power Control(功率控制)

      3.1 仪器配置

      测试仪设置EUT工作在环回(Loop back)模式;

      链路设置为非跳频,即Hopping off

      测试仪设置分组类型为DH1,发射净荷(payload)为PRBS9,包长度设置为最大即可;

      测试仪通过LMP指令控制EUT工作在低(2402MHz)、中(2441MHz)、高(2480MHz)三个频点,回送调制信号,然后再调节EUT的输出功率,并测试功率控制步长的范围。

      3.2 标准

      2dB<功率步长<8dB

      4、频率范围

      4.1 仪器配置

      测试仪设置EUT工作在环回(Loop back)模式;

      链路设置为非跳频,即Hopping off

      测试仪设置分组类型为DH5,发射净荷(payload)为PRBS9,包长度设置为最大即可;

      测试仪通过对EUT回送的调制信号进行扫频测量,当EUT工作在最低频点(2402MHz)时,测试仪找到功率密度下降为-80dBm/Hz时的频点fL,当EUT工作在最高频点(2480MHz)时,测试仪找到功率密度下降为-80dBm/Hz时的频点fH

      4.2 标准

      对于79信道的系统,要求fLfH位于2.4~2.4835GHz范围内。

      520dB带宽

      5.1 仪器配置

      测试仪设置EUT工作在环回(Loop back)模式;

      链路设置为非跳频,即Hopping off

      测试仪设置分组类型为DH1,发射净荷(payload)为PRBS9,包长度设置为最大即可;

      测试仪通过对EUT回送的调制信号进行扫频测量,找到最大功率的频点f,然后找到f两侧对应功率下降20dB时的fLfH

      5.2 标准

      Df=|fH-fL|<1MHz

      6、相邻信道功率测试

      6.1 仪器配置

      测试仪设置EUT工作在环回(Loop back)模式;

      链路设置为非跳频,即Hopping off

      测试仪设置分组类型为DH1,发射净荷(payload)为PRBS9,包长度设置为最大即可;

      测试仪通过LMP指令控制EUT工作在第3信道(2405MHz)、第39信道(2441MHz)和第75信道(2477MHz),回送调制信号,然后再通过扫描整个蓝牙频段,测试每个信道的功率。

      6.2 标准

      要求相邻第2信道的泄露功率小于-20dBm;相邻第3信道及其以上的泄露功率小于-40dBm

      7Modulation Characteris(调制特性)

      7.1 仪器配置

      测试仪设置EUT工作在环回(Loop back)模式;

      链路设置为非跳频,即Hopping off

      测试仪设置分组类型为DH5,发射净荷(payload)为11110000,包长度设置为最大即可;

      测试仪以所支持的最大分组长度发送净荷为11110000的分组,并通过LMP指令控制EUT工作在低(2402MHz)、中(2441MHz)、高(2480MHz)三个频点,然后对EUT回送的调制信号计算频率偏移的峰值和均值,分别记为Df1maxDf1avg;再以所支持的最大分组长度发送净荷为10101010的分组,对EUT回送的调制信号计算频率偏移的峰值和均值,分别记为Df2maxDf2avg

      7.2 标准

      1.至少99.9%Df1max满足140KHz<Df1max<175KHz

      2.至少99.9%Df2max<3115KHz;

      3.Df2avg/Df1avg<30.8;

      8Initial Carrier Frequency Tolerance(初始载波容限)

      8.1 仪器配置

      测试仪设置EUT工作在环回(Loop back)模式;

      链路设置为非跳频,即Hopping off

      测试仪设置分组类型为DH1,发射净荷(payload)为PRBS9,包长度设置为最大即可;

      测试仪通过LMP指令控制EUT工作在低(2402MHz)、中(2441MHz)、高(2480MHz)三个频点,然后先将链路设置为非跳频,然后再将链路设置为跳频,根据前导码计算载波频率f0

      8.2 标准

      f0与标称频率的差小于75KHz

      9Carrier Frequency Drift(载波频率漂移)

      9.1 仪器配置

      测试仪设置EUT工作在环回(Loop back)模式;

      链路设置为非跳频,即Hopping off

      测试仪设置分组类型为DH1/DH3/DH5,发射净荷(payload)为10101010,包长度设置为最大即可;

      测试仪通过LMP指令控制EUT工作在低(2402MHz)、中(2441MHz)、高(2480MHz)三个频点,回送10101010DH1/DH3/DH5分组的调制信号,然后根据4个前导码计算载波频率f0,然后每10比特净荷测试一次测试一次频率,其与初始载频的差为瞬时频率漂移;最后测试仪将跳频打开,重新测试所有频点下的瞬时频率漂移,瞬时频率漂移之间的差定义为漂移速率。

      9.2 标准

      1.对于DH1分组,要求每次的瞬时漂移<25KHz

      2.对于DH3/DH5分组,要求载波瞬时漂移<40KHz

      3.载波漂移速率小于4000Hz/10us

      10Single-slot Sensitivity(单时隙灵敏度)

      10.1 仪器配置

      测试仪设置EUT工作在环回(Loop back)模式;

      链路设置为非跳频,即Hopping off

      测试仪设置分组类型为DH1,发射净荷(payload)为PRBS9,包长度设置为最大即可;

      测试仪通过LMP指令控制EUT工作在低(2402MHz)、中(2441MHz)、高(2480MHz)三个频点,然后测试仪输出设置的功率值,统计EUT的误码率,直到EUT的误码率刚好达到标准,此时测试仪的功率值即为灵敏度。

      说明: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发射(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。此外,蓝牙基带信号还受一正弦波调制。

      10.2 标准

      误码率BER<0.1%

      11Multi-slot Sensitivity(多时隙灵敏度)

      11.1 仪器配置

      测试仪设置EUT工作在环回(Loop back)模式;

      链路设置为非跳频,即Hopping off

      测试仪设置分组类型为DH3/DH5,发射净荷(payload)为PRBS9,包长度设置为最大即可;

      测试仪通过LMP指令控制EUT工作在低(2402MHz)、中(2441MHz)、高(2480MHz)三个频点,然后测试仪输出设置的功率值,统计EUT的误码率,直到EUT的误码率刚好达到标准,此时测试仪的功率值即为灵敏度。

      说明:与单时隙灵敏度类似,只是分组类型为DH3,DH5;

      11.2 标准

      误码率BER<0.1%

      12C/I性能

      12.1 仪器配置

      测试仪设置EUT工作在环回(Loop back)模式;

      链路设置为非跳频,即Hopping off

      测试仪设置分组类型为DH1,发射净荷(payload)为PRBS9,包长度设置为最大即可;

      测试仪通过LMP指令控制EUT工作在低(2402MHz)、中(2441MHz)、高(2480MHz)三个频点,同时发送净荷为PN9DH1分组的有用信号和净荷PN15的干扰信号(有用信号和干扰信号功率待定),然后对EUT的误码率进行统计;

      12.2 标准

      误码率BER<0.1%

      13、阻塞性能

      说明:阻塞性能是指在其它频段存在大的干扰信号时,接收机接收有用信号的能力。

      13.1 仪器配置

      测试仪设置EUT工作在环回(Loop back)模式;

      链路设置为非跳频,即Hopping off

      测试仪设置分组类型为DH1,发射净荷(payload)为PRBS9,包长度设置为最大即可;

      测试仪通过LMP指令控制EUT工作在第58信道(2460MHz),同时发送净荷为PN9DH1分组的有用信号和30MHz~12.75GHz的干扰信号,有用信号的功率电平比参考灵敏度高3dB(参考灵敏度是指满足一定的误码率情况下,接收机可以接收的最小电平),干扰信号功率待定,然后对EUT的误码率进行统计;

      13.2 标准

      若误码率BER>0.1%,则要求测试仪此时记录下的干扰信号频点数小于24个;

      其他条件不变,仅把干扰信号的电平降为-50dBm,测试仪记录BER>0.1%时的干扰信号频点数小于5个。

      14、互调性能

      说明:互调特性是指存在两个或多个跟有用信号有特定频率关系(它们的互调产物刚好落在有用信号带内)的干扰信号的情况下的接收能力。

      14.1 仪器配置

      测试仪设置EUT工作在环回(Loop back)模式;

      链路设置为非跳频,即Hopping off

      测试仪设置分组类型为DH1,发射净荷(payload)为PRBS9,包长度设置为最大即可;

      测试仪通过LMP指令控制EUT工作在低(2402MHz)、中(2441MHz)、高(2480MHz)三个频点,同时发送净荷为PN9DH1分组的有用信号和频率为f1的正弦波干扰信号以及频率为f2PN15调制的蓝牙干扰信号;有用信号的功率电平比参考灵敏度高6dB(参考灵敏度是指满足一定的误码率情况下,接收机可以接收的最小电平),干扰信号的功率电平为-39dBm2倍的f1f2的差正好等于EUT的收信频点,并且f2-f1=3MHz4MHz5MHz,然后对EUT的误码率进行统计。

      14.2 标准

      误码率BER<0.1%

      15Maximum input Level(最大输入电平)

      15.1 仪器配置

      测试仪设置EUT工作在环回(Loop back)模式;

      链路设置为非跳频,即Hopping off

      测试仪设置分组类型为DH1,发射净荷(payload)为PRBS9,包长度设置为最大即可;

      测试仪通过LMP指令控制EUT工作在低(2402MHz)、中(2441MHz)、高(2480MHz)三个频点,然后测试仪控制输出功率使EUT收信机入口处的功率为-20dBm,然后对EUT的误码率进行统计。

      15.2 标准

      误码率BER<0.1%

    作者:Wcat
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