硬件設計:藍牙--藍牙射頻測試


參考資料:藍牙BT射頻測試

藍牙無線測試簡介

 

  為了保證藍牙模塊的性能,需要使用專業的藍牙測試儀對藍牙射頻指標進行測試。藍牙測試儀與被測設備(EUT,Equipment Under Test)可以通過LMP指令進行通訊,從而對EUT實現環回測試,測試設備的發射功率、功率密度、功率控制、頻率范圍、20dB帶寬、相鄰信道功率、調制特性、初始載波容限、載波頻率漂移、單時隙靈敏度、多時隙靈敏度、C/I性能、阻塞性能、最大輸入電平等指標。 

一、測試鏈路

  藍牙測試儀和EUT可以通過射頻電纜相連也可以通過天線經空中傳輸連接,如圖1。測試儀作為主單元,EUT作為從單元,測試儀通過LMP指令,激活EUT進入測試模式,然后對測試儀與EUT之間的藍牙鏈路的一些參數進行配置。

  說明:測試模式是一個特殊的狀態,出於安全的考慮,EUT必須首先設為“Enable”狀態,然后才能空中激活進入測試模式。

圖1 藍牙測試鏈路

二、測試指標

  1、Output Power(輸出功率)

  1.1 儀器配置

  測試儀設置EUT工作在環回(Loop back)模式;

  鏈路設置為跳頻,即Hopping on

  測試儀設置分組類型為DH5,發射凈荷(payload)為PRBS9,包長度設置為最大即可;

  測試儀通過LMP指令控制EUT工作在低(2402MHz)、中(2441MHz)、高(2480MHz)三個頻點,EUT對測試儀發出的分組進行解碼,並使用相同的分組類型及其最大輸出功率將凈荷回送給測試儀,然后測試儀測量回送調制信號的峰值功率和平均功率;

  1.2 標准

  1.峰值功率<23dBm;

  2.平均功率根據EUT的功率等級確定限值:

  如果EUT的功率等級為1,平均功率>0dBm

  如果EUT的功率等級為24dBm>平均功率>-6dBm

  如果EUT的功率等級為3,平均功率<0dBm

  2Power Density(功率密度)

  2.1 儀器配置

  測試儀設置EUT工作在環回(Loop back)模式;

  鏈路設置為跳頻,即Hopping on

  測試儀設置分組類型為DH5,發射凈荷(payload)為PRBS9,包長度設置為最大即可;

  測試儀通過掃頻,在240MHz頻帶范圍內找到對應最大功率的頻點,然后以此頻點進行時域掃描(掃描時間為1分鍾),測出最大值。

  2.2 標准

  功率密度<20dBm/100KHz

  3Power Control(功率控制)

  3.1 儀器配置

  測試儀設置EUT工作在環回(Loop back)模式;

  鏈路設置為非跳頻,即Hopping off

  測試儀設置分組類型為DH1,發射凈荷(payload)為PRBS9,包長度設置為最大即可;

  測試儀通過LMP指令控制EUT工作在低(2402MHz)、中(2441MHz)、高(2480MHz)三個頻點,回送調制信號,然后再調節EUT的輸出功率,並測試功率控制步長的范圍。

  3.2 標准

  2dB<功率步長<8dB

  4、頻率范圍

  4.1 儀器配置

  測試儀設置EUT工作在環回(Loop back)模式;

  鏈路設置為非跳頻,即Hopping off

  測試儀設置分組類型為DH5,發射凈荷(payload)為PRBS9,包長度設置為最大即可;

  測試儀通過對EUT回送的調制信號進行掃頻測量,當EUT工作在最低頻點(2402MHz)時,測試儀找到功率密度下降為-80dBm/Hz時的頻點fL,當EUT工作在最高頻點(2480MHz)時,測試儀找到功率密度下降為-80dBm/Hz時的頻點fH

  4.2 標准

  對於79信道的系統,要求fLfH位於2.4~2.4835GHz范圍內。

  520dB帶寬

  5.1 儀器配置

  測試儀設置EUT工作在環回(Loop back)模式;

  鏈路設置為非跳頻,即Hopping off

  測試儀設置分組類型為DH1,發射凈荷(payload)為PRBS9,包長度設置為最大即可;

  測試儀通過對EUT回送的調制信號進行掃頻測量,找到最大功率的頻點f,然后找到f兩側對應功率下降20dB時的fLfH

  5.2 標准

  Df=|fH-fL|<1MHz

  6、相鄰信道功率測試

  6.1 儀器配置

  測試儀設置EUT工作在環回(Loop back)模式;

  鏈路設置為非跳頻,即Hopping off

  測試儀設置分組類型為DH1,發射凈荷(payload)為PRBS9,包長度設置為最大即可;

  測試儀通過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),回送調制信號,然后再通過掃描整個藍牙頻段,測試每個信道的功率。

  6.2 標准

  要求相鄰第2信道的泄露功率小於-20dBm;相鄰第3信道及其以上的泄露功率小於-40dBm

  7Modulation Characteris(調制特性)

  7.1 儀器配置

  測試儀設置EUT工作在環回(Loop back)模式;

  鏈路設置為非跳頻,即Hopping off

  測試儀設置分組類型為DH5,發射凈荷(payload)為11110000,包長度設置為最大即可;

  測試儀以所支持的最大分組長度發送凈荷為11110000的分組,並通過LMP指令控制EUT工作在低(2402MHz)、中(2441MHz)、高(2480MHz)三個頻點,然后對EUT回送的調制信號計算頻率偏移的峰值和均值,分別記為Df1maxDf1avg;再以所支持的最大分組長度發送凈荷為10101010的分組,對EUT回送的調制信號計算頻率偏移的峰值和均值,分別記為Df2maxDf2avg

  7.2 標准

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

  2.至少99.9%Df2max<3115KHz;

  3.Df2avg/Df1avg<30.8;

  8Initial Carrier Frequency Tolerance(初始載波容限)

  8.1 儀器配置

  測試儀設置EUT工作在環回(Loop back)模式;

  鏈路設置為非跳頻,即Hopping off

  測試儀設置分組類型為DH1,發射凈荷(payload)為PRBS9,包長度設置為最大即可;

  測試儀通過LMP指令控制EUT工作在低(2402MHz)、中(2441MHz)、高(2480MHz)三個頻點,然后先將鏈路設置為非跳頻,然后再將鏈路設置為跳頻,根據前導碼計算載波頻率f0

  8.2 標准

  f0與標稱頻率的差小於75KHz

  9Carrier Frequency Drift(載波頻率漂移)

  9.1 儀器配置

  測試儀設置EUT工作在環回(Loop back)模式;

  鏈路設置為非跳頻,即Hopping off

  測試儀設置分組類型為DH1/DH3/DH5,發射凈荷(payload)為10101010,包長度設置為最大即可;

  測試儀通過LMP指令控制EUT工作在低(2402MHz)、中(2441MHz)、高(2480MHz)三個頻點,回送10101010DH1/DH3/DH5分組的調制信號,然后根據4個前導碼計算載波頻率f0,然后每10比特凈荷測試一次測試一次頻率,其與初始載頻的差為瞬時頻率漂移;最后測試儀將跳頻打開,重新測試所有頻點下的瞬時頻率漂移,瞬時頻率漂移之間的差定義為漂移速率。

  9.2 標准

  1.對於DH1分組,要求每次的瞬時漂移<25KHz

  2.對於DH3/DH5分組,要求載波瞬時漂移<40KHz

  3.載波漂移速率小於4000Hz/10us

  10Single-slot Sensitivity(單時隙靈敏度)

  10.1 儀器配置

  測試儀設置EUT工作在環回(Loop back)模式;

  鏈路設置為非跳頻,即Hopping off

  測試儀設置分組類型為DH1,發射凈荷(payload)為PRBS9,包長度設置為最大即可;

  測試儀通過LMP指令控制EUT工作在低(2402MHz)、中(2441MHz)、高(2480MHz)三個頻點,然后測試儀輸出設置的功率值,統計EUT的誤碼率,直到EUT的誤碼率剛好達到標准,此時測試儀的功率值即為靈敏度。

  說明:藍牙規范允許EUT發送的射頻信號具有75kHz的初始誤差和40kHz的頻率漂移,即總共允許有115kHz的誤差,此外,還要考慮調制、符號定時等引起的誤差。假如EUT的收信機性能由一個輸出“完美”信號的測試儀來測試,其測試結果不足以提供冗余度來適應真正的無線傳輸環境,用戶將得到一個關於收信機質量的錯誤結果。經驗告訴我們,對於有擾測試,藍牙收信機的靈敏度一般會劣化4~10dB,具體值與分組長度和藍牙芯片種類有關。測試儀必須支持有擾發射(dirty transmitter),將干擾加入到發送的藍牙信號中,每20ms一組,從第一組依次到第十組,再返回第一組,不斷重復。此外,藍牙基帶信號還受一正弦波調制。

  10.2 標准

  誤碼率BER<0.1%

  11Multi-slot Sensitivity(多時隙靈敏度)

  11.1 儀器配置

  測試儀設置EUT工作在環回(Loop back)模式;

  鏈路設置為非跳頻,即Hopping off

  測試儀設置分組類型為DH3/DH5,發射凈荷(payload)為PRBS9,包長度設置為最大即可;

  測試儀通過LMP指令控制EUT工作在低(2402MHz)、中(2441MHz)、高(2480MHz)三個頻點,然后測試儀輸出設置的功率值,統計EUT的誤碼率,直到EUT的誤碼率剛好達到標准,此時測試儀的功率值即為靈敏度。

  說明:與單時隙靈敏度類似,只是分組類型為DH3,DH5;

  11.2 標准

  誤碼率BER<0.1%

  12C/I性能

  12.1 儀器配置

  測試儀設置EUT工作在環回(Loop back)模式;

  鏈路設置為非跳頻,即Hopping off

  測試儀設置分組類型為DH1,發射凈荷(payload)為PRBS9,包長度設置為最大即可;

  測試儀通過LMP指令控制EUT工作在低(2402MHz)、中(2441MHz)、高(2480MHz)三個頻點,同時發送凈荷為PN9DH1分組的有用信號和凈荷PN15的干擾信號(有用信號和干擾信號功率待定),然后對EUT的誤碼率進行統計;

  12.2 標准

  誤碼率BER<0.1%

  13、阻塞性能

  說明:阻塞性能是指在其它頻段存在大的干擾信號時,接收機接收有用信號的能力。

  13.1 儀器配置

  測試儀設置EUT工作在環回(Loop back)模式;

  鏈路設置為非跳頻,即Hopping off

  測試儀設置分組類型為DH1,發射凈荷(payload)為PRBS9,包長度設置為最大即可;

  測試儀通過LMP指令控制EUT工作在第58信道(2460MHz),同時發送凈荷為PN9DH1分組的有用信號和30MHz~12.75GHz的干擾信號,有用信號的功率電平比參考靈敏度高3dB(參考靈敏度是指滿足一定的誤碼率情況下,接收機可以接收的最小電平),干擾信號功率待定,然后對EUT的誤碼率進行統計;

  13.2 標准

  若誤碼率BER>0.1%,則要求測試儀此時記錄下的干擾信號頻點數小於24個;

  其他條件不變,僅把干擾信號的電平降為-50dBm,測試儀記錄BER>0.1%時的干擾信號頻點數小於5個。

  14、互調性能

  說明:互調特性是指存在兩個或多個跟有用信號有特定頻率關系(它們的互調產物剛好落在有用信號帶內)的干擾信號的情況下的接收能力。

  14.1 儀器配置

  測試儀設置EUT工作在環回(Loop back)模式;

  鏈路設置為非跳頻,即Hopping off

  測試儀設置分組類型為DH1,發射凈荷(payload)為PRBS9,包長度設置為最大即可;

  測試儀通過LMP指令控制EUT工作在低(2402MHz)、中(2441MHz)、高(2480MHz)三個頻點,同時發送凈荷為PN9DH1分組的有用信號和頻率為f1的正弦波干擾信號以及頻率為f2PN15調制的藍牙干擾信號;有用信號的功率電平比參考靈敏度高6dB(參考靈敏度是指滿足一定的誤碼率情況下,接收機可以接收的最小電平),干擾信號的功率電平為-39dBm2倍的f1f2的差正好等於EUT的收信頻點,並且f2-f1=3MHz4MHz5MHz,然后對EUT的誤碼率進行統計。

  14.2 標准

  誤碼率BER<0.1%

  15Maximum input Level(最大輸入電平)

  15.1 儀器配置

  測試儀設置EUT工作在環回(Loop back)模式;

  鏈路設置為非跳頻,即Hopping off

  測試儀設置分組類型為DH1,發射凈荷(payload)為PRBS9,包長度設置為最大即可;

  測試儀通過LMP指令控制EUT工作在低(2402MHz)、中(2441MHz)、高(2480MHz)三個頻點,然后測試儀控制輸出功率使EUT收信機入口處的功率為-20dBm,然后對EUT的誤碼率進行統計。

  15.2 標准

  誤碼率BER<0.1%


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