《電子技術(shù)應(yīng)用》
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藍(lán)牙BR/EDR測試,,“老司機(jī)”是這樣測的

2018-05-12
關(guān)鍵詞: BREDR 藍(lán)牙 芯片

  許多產(chǎn)品廠家直接購買已經(jīng)獲得藍(lán)牙認(rèn)證的藍(lán)牙芯片或模塊,,進(jìn)而開發(fā)藍(lán)牙產(chǎn)品,,單很多原因都會(huì)導(dǎo)致藍(lán)牙最終產(chǎn)品的射頻性能發(fā)生變化,因此在研發(fā)和生產(chǎn)過程中必須對(duì)該產(chǎn)品的射頻性能進(jìn)行測試,,以保證其無線指標(biāo)符合藍(lán)牙射頻規(guī)范的要求,。

  Bluetooth SIG的藍(lán)牙測試規(guī)范定義了藍(lán)牙無線測試指標(biāo)及其測試方法。藍(lán)牙無線測試配置包括一臺(tái)測試儀和被測設(shè)備DUT,,兩者之間可以通過射頻線相連也可以通過天線耦合進(jìn)行測試,。測試儀發(fā)送指令激活DUT進(jìn)入測試模式,并對(duì)測試儀與DUT之間的藍(lán)牙鏈路的一些參數(shù)進(jìn)行配置,。如測試方式是環(huán)回還是發(fā)送方式,,是否需要進(jìn)行跳頻,分組是單時(shí)隙分組還是多時(shí)隙分組 ,。

  在測試之前,,需要針對(duì)藍(lán)牙版本及具體支持的藍(lán)牙技術(shù)來選擇測試項(xiàng)目。本篇針對(duì)經(jīng)典藍(lán)牙技術(shù)(BR/EDR)的射頻測試項(xiàng)目做解讀,,關(guān)于藍(lán)牙低功耗BLE部分的測試項(xiàng)目會(huì)在之后的文章內(nèi)解讀,。

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  針對(duì)經(jīng)典藍(lán)牙(BR/EDR)與藍(lán)牙低功耗(BLE),藍(lán)牙SIG組織采用了不同的射頻測試規(guī)范來定義其測試要求,。本篇參照最新的RF.TS.5.0.1標(biāo)準(zhǔn)(如需下載測試標(biāo)準(zhǔn),,請(qǐng)留言留下郵件地址)。

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  >>>經(jīng)典藍(lán)牙(BR/EDR)射頻TX發(fā)射測試項(xiàng)目<<<

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  >>>經(jīng)典藍(lán)牙(BR/EDR)射頻RX接收測試項(xiàng)目<<<

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  RF/TRM/CA/BV-01-C

  輸出功率

  Output Power

  測試目的:

  驗(yàn)證DUT的最大峰值射頻輸出功率與平均射頻輸出功率,。

  測試通過標(biāo)準(zhǔn):

  平均等效全向輻射功率 PAV EIRP 小于100 mW (20 dBm),。對(duì)應(yīng)待測設(shè)備所支持的所有功率等級(jí),平均輸出功率 PAV 應(yīng)滿足以下條件:

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  RF/TRM/CA/BV-02-C

  功率密度

  Power Density

  測試目的:

  驗(yàn)證最大射頻輸出功率密度,。最大射頻輸出功率密度是DUT在指定的工作帶寬內(nèi)的最大發(fā)射功率,。

  測試通過標(biāo)準(zhǔn):

  功率密度應(yīng)小于 100 mW (20dBm) /100 kHz EIRP,。

  RF/TRM/CA/BV-03-C

  功率控制

  Power Contorl

  測試目的:

  驗(yàn)證發(fā)射功率控制能力,。利用該特性,,如果接收到的信號(hào)特性與當(dāng)前藍(lán)牙設(shè)備的優(yōu)選值相差太大,則設(shè)備可以請(qǐng)求增加或減少其他設(shè)備的發(fā)送功率,。功率調(diào)整請(qǐng)求可以在成功的基帶尋呼過程之后隨時(shí)進(jìn)行,。

  測試通過標(biāo)準(zhǔn):

  測試預(yù)期結(jié)果是指步長和最小輸出功率。后者取決于DUT的功率等級(jí),。功率控制的步長應(yīng)大于2 dB,、小于8 dB。對(duì)于功率等級(jí)Class 1的設(shè)備:在最小功率臺(tái)階時(shí)平均功率應(yīng)小于4 dBm,。

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  RF/TRM/CA/BV-04-C

  發(fā)射輸出頻譜 – 頻率范圍

  TX Output Spectrum - Frequency range

  測試目的:

  驗(yàn)證在工作頻率范圍內(nèi)的發(fā)射是否在限度之內(nèi),。頻率范圍的定義是指在該頻率范圍內(nèi)DUT的功率密度在一個(gè)指定值之上。

  測試通過標(biāo)準(zhǔn):

  當(dāng)DUT工作在最低頻點(diǎn)時(shí),,找到功率密度下降為 -80 dBm/Hz時(shí)的頻點(diǎn) fL,;當(dāng)DUT工作在最高頻點(diǎn)時(shí),找到功率密度下降為-80 dBm/Hz時(shí)的頻點(diǎn) fH,。要求 fL,、fH位于2.4~2.4835 GHz范圍內(nèi)。

  RF/TRM/CA/BV-05-C

  發(fā)射輸出頻譜 – 20 dB帶寬

  TX Output Spectrum - 20 dB Bandwidth

  測試目的:

  驗(yàn)證在工作頻率范圍內(nèi)的發(fā)射是否在限度之內(nèi),。20 dB帶寬的定義是指在該頻率范圍之外DUT的信號(hào)功率比信號(hào)峰值功率下降至少20 dB,。

  測試通過標(biāo)準(zhǔn):

  找到對(duì)應(yīng)最大功率的頻點(diǎn),并且找到其左右兩側(cè)對(duì)應(yīng)功率下降20 dB時(shí)的 fL和fH,,20 dB帶寬Df = | fH - fL |,,如果最大功率大于等于0 dBm,要求Df小于1 MHz,;如果最大功率低于0 dBm,,要求Df小于1.5 MHz。

  RF/TRM/CA/BV-06-C

  發(fā)射輸出頻譜 – 鄰信道功率

  TX Output Spectrum - Adjacent channel power

  測試目的:

  驗(yàn)證在工作頻率范圍內(nèi)的發(fā)射是否在限度之內(nèi),。相鄰信道功率是當(dāng)DUT在相鄰的信道發(fā)送信號(hào)時(shí),,在藍(lán)牙頻率范圍內(nèi)的1個(gè)1 MHz信道內(nèi)測得功率的總和。

  測試通過標(biāo)準(zhǔn):

  要求相鄰第2信道的泄漏功率小于-20 dBm,,相鄰第3信道及其以上信道的泄漏功率小于-40 dBm,。

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  RF/TRM/CA/BV-07-C

  調(diào)制特性

  Modulation Characteristics

  測試目的:

  調(diào)制指數(shù)的驗(yàn)證。在藍(lán)牙消息中,,正頻偏表示為二進(jìn)制的1,,負(fù)頻偏表示二進(jìn)制的0。頻率偏差被稱為藍(lán)牙系統(tǒng)的調(diào)制特性,。

  測試通過標(biāo)準(zhǔn):

  測試儀以所支持的最大分組長度發(fā)送數(shù)據(jù)序列11110000,,并對(duì)DUT回送的序列計(jì)算頻率偏差的峰值和均值,,分別記為Df1max 和Df1avg。測試儀以所支持的最大分組長度發(fā)送數(shù)據(jù)序列10101010,,并對(duì)DUT回送的序列計(jì)算頻率偏差的峰值和均值,,分別記為Df2max 和Df2avg,要求滿足以下條件:對(duì)應(yīng)于11110000的平均頻率偏差(Df1avg)必須在140kHz與175kH之間,,至少99.9%的對(duì)應(yīng)于01010101的最大頻率偏差(Df2max)必須大于115 kHz,, Df2avg與Df1avg之比應(yīng)大于等于0.8。

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  RF/TRM/CA/BV-08-C

  初始載波頻率容限

  Initial Carrier Frequency Tolerance

  測試目的:

  驗(yàn)證發(fā)射機(jī)載波頻率的精度,。在現(xiàn)代設(shè)計(jì)中,,初始載頻誤差測量晶體振蕩器的精度,并對(duì)星座產(chǎn)生影響,。

  測試通過標(biāo)準(zhǔn):

  測試儀根據(jù)4個(gè)前導(dǎo)碼來計(jì)算信號(hào)的實(shí)際載波頻率,,要求與標(biāo)稱工作頻率的差小于75kHz。

  RF/TRM/CA/BV-09-C

  載波頻率漂移

  Carrier Frequency Drift

  測試目的:

  分組數(shù)據(jù)內(nèi)發(fā)射機(jī)中心頻率漂移的驗(yàn)證,。

  測試通過標(biāo)準(zhǔn):

  按照一個(gè)數(shù)據(jù)分組內(nèi)時(shí)隙的個(gè)數(shù),,對(duì)應(yīng)的載波頻率漂移上限如下表。此外允許最大漂移速率是400 Hz/μs (20 kHz/50μs),。

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  RF/TRM/CA/BV-10-C

  EDR 相對(duì)發(fā)射功率

  EDR Relative Transmit Power

  測試目的:

  這個(gè)測試是確保一個(gè)EDR數(shù)據(jù)分組在GFSK頻率調(diào)制和DPSK相位調(diào)制下的平均發(fā)射功率的差別在一個(gè)可以接受的范圍內(nèi),。

  測試通過標(biāo)準(zhǔn):

  GFSK部分(發(fā)送接入碼與Header期間)的平均功率被注為PGFSK,DPSK部分(發(fā)送同步序列與負(fù)載數(shù)據(jù))的平均功率被注為PDPSK ,,這2者之間要滿足:(PGFSK -4 dB)< PDPSK < (PGFSK +1 dB),。

  RF/TRM/CA/BV-11-C

  EDR 載頻穩(wěn)定性與調(diào)制精度

  EDR Carrier Frequency Stability & Modulation Accuracy

  測試目的:

  載波頻率穩(wěn)定度測量對(duì)初始載波頻率誤差進(jìn)行校正后的每個(gè)分組的EDR部分的發(fā)射機(jī)載波頻率的綜合誤差和漂移。它通常表示為“ω0”,。初始載波頻率誤差是在任何分組信息傳輸之前載波頻率精度的量度,。它通常表示為“ωi”。差分誤差矢量是向量之間的差,,這些向量表示發(fā)送信號(hào)的連續(xù)符號(hào),,通過指定的測量濾波器傳遞,以最佳采樣相位的碼元速率采樣,,并對(duì)載波頻率誤差和理想載波相位變化進(jìn)行補(bǔ)償,。差分誤差矢量幅度(DEVM)是歸一化誤差向量的幅度。發(fā)射機(jī)調(diào)制精度由以下3個(gè)DEVM值來描述:Peak DEVM,,RMS DEVM和99% DEVM,。

  測試通過標(biāo)準(zhǔn):

  載波頻率穩(wěn)定度ω0不超過± 10 kHz。初始載波頻率誤差ωi不超過± 75 kHz,。載波頻率穩(wěn)定度ω0與初始載波頻率誤差ωi的總和不超過± 75 kHz,。

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  差分誤差矢量幅度(DEVM)的最大值要求如下:

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  RF/TRM/CA/BV-12-C

  EDR 差分相位編碼

  EDR Differential Phase Encoding

  測試目的:

  驗(yàn)證調(diào)制器正確地對(duì)差分相位數(shù)據(jù)進(jìn)行編碼。在EDR模式,,差分PSK調(diào)制器被用于將二進(jìn)制數(shù)據(jù)流映射到在復(fù)變量平面的一組指定的相位角,。差分相位編碼參數(shù)描述了PSK調(diào)制器的性能,。

  測試通過標(biāo)準(zhǔn):

  按照測試規(guī)范的流程,此測試的預(yù)期結(jié)果是,,99%的數(shù)據(jù)包將沒有檢測到的錯(cuò)誤,。

  RF/TRM/CA/BV-13-C

  EDR 帶內(nèi)雜散發(fā)射

  EDR In-band Spurious Emissions

  測試目的:

  帶內(nèi)雜散發(fā)射是當(dāng)DUT在相鄰的信道發(fā)送信號(hào)時(shí)一個(gè)信道的每500 kHz帶寬上的功率總和。

  測試通過標(biāo)準(zhǔn):

  EDR帶內(nèi)雜散發(fā)射必須至少比最大功率測量結(jié)果(離開載頻最大500kHz)低26分貝,。結(jié)合鄰道功率的要求,,對(duì)帶內(nèi)雜散發(fā)射的要求定義了所謂的EDR藍(lán)牙信號(hào)發(fā)射機(jī)頻譜模板遮罩,,如圖所示,。

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  RF/TRM/CA/BV-14-C

  增強(qiáng)功率控制

  Enhanced Power Control

  測試目的:

  驗(yàn)證發(fā)射增強(qiáng)功率控制。

  測試通過標(biāo)準(zhǔn):

  - 對(duì)于所有支持的調(diào)制方式要求的增強(qiáng)功率控制的步長應(yīng)大于2 dB,、小于8 dB,。

  - 在每個(gè)測量流程階段,支持的調(diào)制方式的GFSK Headers之間的功率差應(yīng)在10dB以內(nèi),。

  - 對(duì)于功率等級(jí)Class 1的設(shè)備:在最小功率臺(tái)階時(shí)平均功率應(yīng)小于4 dBm,。

  - 當(dāng)DUT已上報(bào)了每個(gè)支持調(diào)制方式的最大功率,在測量流程e階段每個(gè)支持的調(diào)制方式的測試開始時(shí)最大功率應(yīng)該與測試序列結(jié)束時(shí)測量功率值差小于+/- 3dB,。

  RF/TRM/CA/BV-15-C

  EDR保護(hù)時(shí)間

  EDR Guard Time

  測試目的:

  驗(yàn)證基礎(chǔ)速率數(shù)據(jù)分組包頭部與增強(qiáng)速率同步序列之間的保護(hù)時(shí)間的持續(xù)時(shí)間,。

  測試通過標(biāo)準(zhǔn):

  對(duì)于95%的被測量數(shù)據(jù)分組包的保護(hù)時(shí)間必須落在:4.75 - 0.15μs與5.25 + 0.15μs之間,0.15 μs是由于測量過程造成的允許的不確認(rèn)冗余,。

  RF/TRM/CA/BV-16-C

  EDR 同步序列與尾部

  EDR Synchronization Sequence and Trailer

  測試目的:

  驗(yàn)證EDR分組數(shù)據(jù)里發(fā)送的同步序列與尾部,。

  測試通過標(biāo)準(zhǔn):

  對(duì)于每個(gè)調(diào)制,期望結(jié)果是在所有50個(gè)測試分組包中同步序列零位錯(cuò)誤,,并且在所有尾部符號(hào)中不超過一個(gè)位錯(cuò)誤,。

  RF/RCV/CA/BV-01-C

  靈敏度 – 單時(shí)隙包

  Sensitivity - single slot packets

  測試目的:

  接收機(jī)的實(shí)際靈敏度被定義為滿足誤碼率(BER)的某一最大值的輸入電平。靈敏度是接收器在真實(shí)的會(huì)話環(huán)境中可靠工作所需的最小信號(hào)電平的量度,。它與設(shè)備噪聲系數(shù)相關(guān),,因此它是設(shè)備噪聲系數(shù)的量度。這里先使用非理想發(fā)射機(jī)(單時(shí)隙分組)來測試靈敏度,。這個(gè)測試用例定義了發(fā)送到DUT的輸入信號(hào),。DUT應(yīng)滿足這種非理想的信號(hào)靈敏度的要求。

  測試通過標(biāo)準(zhǔn):

  對(duì)于基本速率模式,,對(duì)于定義的靈敏度的最大BER值為0.1%(在1600000個(gè)返回有效載荷位之后),。測量到的靈敏度應(yīng)大于等于-70 dBm。

  RF/RCV/CA/BV-02-C

  靈敏度 – 多時(shí)隙包

  Sensitivity - multi-slot packets

  測試目的:

  多時(shí)隙分組數(shù)據(jù)包以靈敏度電平發(fā)送給DUT(最大允許長度),。這個(gè)測試用例定義了發(fā)送到DUT的輸入信號(hào),。DUT應(yīng)滿足這種非理想的信號(hào)靈敏度的要求。

  測試通過標(biāo)準(zhǔn):

  對(duì)于基本速率模式,,對(duì)于定義的靈敏度的最大BER值為0.1%(在1600000個(gè)返回有效載荷位之后),。測量到的靈敏度應(yīng)大于等于-70 dBm,。

  RF/RCV/CA/BV-03-C

  載干比性能

  C/I performance

  測試目的:

  在相同或相鄰信道干擾下驗(yàn)證接收機(jī)性能。最小的載干比性能是由一組信號(hào)和干擾的功率電平來描述的,,且必須顯示最大BER值,。載干比性能測量當(dāng)當(dāng)前信道或相鄰信道存在干擾時(shí),接收機(jī)在某個(gè)給定信道解析信號(hào)的能力,。通過這樣,,載干比性能測試了設(shè)備DSP的功能。

  測試通過標(biāo)準(zhǔn):

  藍(lán)牙技術(shù)聯(lián)盟的規(guī)定的要求僅適用于干擾信號(hào)的頻率是在2400-2483.5MHz頻段,。對(duì)于基礎(chǔ)速率與增強(qiáng)速率,,對(duì)于下表顯示的所有信號(hào)干擾比,最大BER不能超過0.1%,。

  RF/RCV/CA/BV-04-C

  阻塞性能

  Blocking performance

  測試目的:

  在干擾存在情況下下驗(yàn)證接收機(jī)性能,。

  測試通過標(biāo)準(zhǔn):

  BER應(yīng)小于0.1%(在最小采樣數(shù)1600000個(gè)返回有效載荷位之后)。在測試流程第g步所記錄的頻點(diǎn)不能超過24個(gè),,在測試流程第h步所記錄的頻點(diǎn)不能超過5個(gè),。

  RF/RCV/CA/BV-05-C

  互調(diào)性能

  Intermodulation Performance

  測試目的:

  驗(yàn)證接收機(jī)互調(diào)性能?;フ{(diào)是接收機(jī)在其輸入端存在多個(gè)頻率時(shí)的一個(gè)性能參數(shù),。它被描述為在存在三個(gè)頻率的情況下接收機(jī)的誤碼率性能的劣化:所需信號(hào)和兩個(gè)不希望的信號(hào)。

  測試通過標(biāo)準(zhǔn):

  對(duì)于基礎(chǔ)速率,,在測試標(biāo)準(zhǔn)指定所需信號(hào)和不希望的信號(hào)對(duì)應(yīng)的頻率與功率條件下,,BER應(yīng)小于0.1%。

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  RF/RCV/CA/BV-06-C

  最大輸入電平

  Maximum Input Level

  測試目的:

  驗(yàn)證接收機(jī)性能,。類似于互調(diào),,這是接收機(jī)的誤碼率性能的退化;這里,,輸入信號(hào)是指定的高功率電平,。

  測試通過標(biāo)準(zhǔn):

  當(dāng)最大輸入信號(hào)電平在-20dBm條件下,BER應(yīng)小于等于0.1%(在最小采樣數(shù)1600000個(gè)返回有效載荷位之后),。

  RF/RCV/CA/BV-07-C

  EDR 靈敏度

  EDR Sensitivity

  測試目的:

  使用非理想發(fā)射機(jī)來驗(yàn)證10的-4次方位誤碼率下的接收機(jī)靈敏度,。

  測試通過標(biāo)準(zhǔn):

  對(duì)于增強(qiáng)速率模式,對(duì)于定義的靈敏度的最大BER值為0.01%(在160,000,000個(gè)返回有效載荷位之后),。測量到的靈敏度應(yīng)大于等于-70 dBm,。

  RF/RCV/CA/BV-08-C

  EDR BER底限性能

  EDR BER Floor Performance

  測試目的:

  驗(yàn)證10的-5次方位誤碼率下的接收機(jī)靈敏度。底限性能是增強(qiáng)速率模式DUT在指定的低功率接收信號(hào)時(shí)對(duì)BER的測量,。

  測試通過標(biāo)準(zhǔn):

  BER底限性能測試設(shè)備的DSP功能,,并確保能力達(dá)到0% BER。藍(lán)牙SIG指定最低誤碼率顯示時(shí)最低功率電平是- 60 dBm。該值被選擇為假設(shè)在Class 1等級(jí)藍(lán)牙設(shè)備的傳輸中80dB的路徑損耗,,對(duì)應(yīng)于大約100米的傳播距離,。這種測量提供了在實(shí)際情況下接收器性能的指示,當(dāng)兩個(gè)藍(lán)牙設(shè)備相距很遠(yuǎn)(或者在不理想的情況下,,例如在視線之外),。藍(lán)牙SIG指定當(dāng)高于參考靈敏度電平(–70 dBm)10dB時(shí)EDR接收機(jī)應(yīng)實(shí)現(xiàn)小于0.001%的誤碼率(在160,000,000個(gè)返回有效載荷位之后),或小于0.0007%的誤碼率(在8,000,000個(gè)返回有效載荷位之后),。

  RF/RCV/CA/BV-09-C

  EDR 載干比性能

  EDR C/I Performance

  測試目的:

  在相同或相鄰信道干擾下驗(yàn)證接收機(jī)性能,。

  測試通過標(biāo)準(zhǔn):

  藍(lán)牙技術(shù)聯(lián)盟的規(guī)定的要求僅適用于干擾信號(hào)的頻率是在2400-2483.5MHz頻段。對(duì)于基礎(chǔ)速率與增強(qiáng)速率,,對(duì)于給定的所有信號(hào)干擾比(見RF/RCV/CA/BV-03-C),,最大BER不能超過0.1%。

  RF/RCV/CA/BV-10-C

  EDR 最大輸入電平

  EDR Maximum Input Level

  測試目的:

  在給定的最大輸入信號(hào)電平下驗(yàn)證接收機(jī)性能,。

  測試通過標(biāo)準(zhǔn):

  當(dāng)最大輸入信號(hào)電平在-20dBm條件下,,BER應(yīng)小于等于0.1%,。


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