Bluetooth射频测试以及预认证测试

概述

       在上世纪90年代,为了减少通信之间的线缆连接,蓝牙技术得以初步发展,最初的传输距离只有10米左右,传输速 率也只有最基础的1Mbps。在随后的数年间,蓝牙技术也 在不停的更新发展,具体包括:跳频技术、更快的传输速 率和更低的功耗。在2010年,蓝牙技术有了两个分支,传 统蓝牙和低功耗蓝牙。蓝牙3.0之前的版本,我们称为传统 蓝牙,被用于一些语音业务和数传业务,比如蓝牙耳机、 智能蓝牙音响和打印机等。 从蓝牙4.0后,称为低功耗蓝牙,包含蓝牙5.0在内,主要应 用于一些对功耗要求较高的电子设备,一个纽扣电池就能 支持运行很长时间,如健康手环、智能穿戴设备等,在芯 片的复杂性上也进行了简化,成本也得到进一步的降低。 2019年发布的蓝牙5.1,引入了寻向技术,让蓝牙在室内定 位上有了更广阔的发展空间。2020年引入蓝牙5.2,引入了 功率控制以及蓝牙音频等特性,未来是否引起TWS耳机的 大换代,让我们拭目以待吧。 传统蓝牙方面,主要产品是蓝牙耳机和音箱设备。对于蓝 牙音频产品,除了外观、工艺、便携性等设计制造方面的 因素,无线传输的可靠性、电池续航能力以及音质表现, 直接关系到产品的质量和消费者的选择。低功耗蓝牙方 面,耗电和射频指标直接影响到产品的用户体验。本章节 围绕着传统蓝牙和低功耗蓝牙的射频测试,介绍了基于 CMW270测试仪表的射频测试解决方案。

传统蓝牙的射频测试及预认证测试

蓝牙的测试规范由Bluetooth SIG拟定,规范定义了蓝牙无线测试指标及其测试方法。根据射频测试规范要求,传 蓝牙需要被测产品进入到test mode后才能进行测试。表 2-12为传统蓝牙的规范测试项目。
 

2.2.5 Bluetooth射频测试以及预认证测试

R&S公司的综测仪CMW270,针对蓝牙技术的射频测试, 可以提供全面的射频测试方案。如图2-115,传统蓝牙 的射频测试连接,CMW270和被测产品之间通过射频进 行通信,可采用天线或者射频电缆两种方式连接。单台 CMW270可以完成以上27个测试项目中的22项 (其他5项为 抗干扰能力的测试)。
 
对于抗干扰能力的5个测试项目,产生相应的干扰信号,需 要额外的两个信号源,如图2-116。例如,抗互调干扰的测 试,需要模拟信号源和矢量信号源同时工作。
 
以上所有传统蓝牙的射频测试项目可以通过R&S公司的自动 化测试软件CMWRUN完成测试,如图2-117. 可以满足预认 证的测试要求。
 

低功耗蓝牙的射频测试及预认证测试

按照蓝牙规范的要求,测试低功耗蓝牙时,需要采用DTM 的连接方式。DTM全称为direct test mode,使用该连接方 式控制蓝牙被测设备,从交互形式上分两种:1、基于HCI 的USB连接;2、基于双绞线的UART接口。被测设备可以 采用其中任意一种连接方式。图2-118为DTM下的两种连接 方式。
 
在使用CMW270进行低功耗蓝牙的射频测试时,连接示意 图见图2-119,分别对应于图4的两种DTM连接方式。
 
截止到发稿日期,低功耗蓝牙的蓝牙测试规范包含了4.0、 4.1、4.2、5.0和5.1的测试要求,一共70个测试项目,因篇 幅有限,就不一一列出。与传统蓝牙类似,单台CMW270 可以完成除抗干扰测试项目之外的所有项目。加上额外的 信号源,可以覆盖全部的项目,满足预认证的研发测试要 求。
 

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