硬件设计:蓝牙--蓝牙射频测试
参考资料：蓝牙BT射频测试
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2，4dBm>平均功率>-6dBm；
如果EUT的功率等级为3，平均功率<0dBm；
2、Power 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；
3、Power 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fL、fH位于2.4~2.4835GHz范围内。
5、20dB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fL和fH。
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；
7、Modulation 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Df1max和Df1avg；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Df2max和Df2avg。
7.2 标准
1.至少99.9%的Df1max满足140KHz<Df1max<175KHz；
2.至少99.9%的Df2max<3115KHz;
3.Df2avg/Df1avg<30.8;
8、Initial 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。
9、Carrier 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10101010的DH1/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；
10、Single-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%；
11、Multi-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%；
12、C/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PN9的DH1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PN9的DH1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PN9的DH1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f2的PN15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-39dBm；2倍的f1与f2的差正好等于EUT的收信频点，并且f2-f1=3MHz、4MHz或5MHz，然后对EUT的误码率进行统计。
14.2 标准
误码率BER<0.1%；
15、Maximum 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%；
