蓝牙(Bluetooth)工作在2.4G的ISM(Industrial, Science and Medicine)频段,具体为2400-2483.5MHz,信道带宽1MHz,有79个信道。信道频率为2402+K,K取0-78,共79个信道。大家可以发现在频段前面和后面均有一段的保护带宽,分别为2M和3.5M,因为蓝牙工作在ISM频段,对其频率范围有着比较严格的要求,在蓝牙的输出频率范围中有此要求,衡量标准是功率谱密度为-80dBm/Hz,如RBW设置为100K,那么即为-30dBm的位置。 蓝牙双工模式是TDD的。功率分3个级别,Class 1:0dBm-20dBm;Class2:-6dBm-4dBm;Class3:0dBm。我们常见的就是Class2,功率一般在0dBm附近。此外也听说有Class 1.5,不过不是标准值,功率在Class1-2之间。蓝牙的调制方式有三种:GFSK,π/4-DQPSK,8DPSK。标准调制信号的参数具体就需要参见spec了。
蓝牙TX的基本的测试项目包括输出功率、功率谱密度、功率控制、频率范围、20dB带宽,邻信道功率、调制特性、初始载波容差、载频偏移。RX的基本测试项为灵敏度、载干比性能、阻塞性能、交调特性和最大输入电平。再就是EDR的测试了,无非是不同的调制方式。对于邻信道功率,和TD或者W有点差别,规范中规定的测试范围比较广。具体为,+-2的信道,小于-20dBm,对于+-3和其他所有信道,应该是-40dBm,允许有3个fail点,但是fail点的功率不能超过-20dBm。对于载干比的测试,有这样一个问题,在要求列表中,对于同频,要求信号比干扰大11dB。1M处为0dB,2M处为-30dB,大于3M处为-40dB。但是对于一个镜频点,要求是-9dB。规范里说明这个镜频点由芯片厂家给出。此外不满足要求的频率点称为杂散响应点,在大于有用信号频率2M以外允许有5个这样的点,但是这些点必须满足C/I大于-17dB。这里多说一句,有时候把规范读得仔细一些,就可以省掉去debug的时间了。
因为也有人会问到DH1、2-DH3等是什么意思的问题,所以这里也说一下数据分组模式的问题,蓝牙系统支持实时的同步定向联接和非实时的异步不定向联接,分别成为SCO链路(Synchronous Connection-Oriented Link)和ACL链路(Asynchronous Connection-Less Link)。前者主要传送话音等实时性强的信息,在规定的时隙传输,后者则以数据为主,可在任意时隙传输。但当ACL传输占用SCO的预留时隙时,一旦系统需要SCO传输,ACL则自动让出这些时隙以保证SCO的实时性。ACL数据包有几种形式,比如我们比较常见的DH1、DH3、DH5,DM1、DM3、DM5。后面的数字表示的是支持的时隙数。DH和DM的区别是DH没有加FEC,即前向纠错码。因此抗干扰性较差,但是传输速率比DM要快。对于测试中出现的2-DH1,3-DH1,就是调制方式的不同的,2对应的是π/4-DQPSK,3对应的是8DPSK。SCO的数据包包含HV1、HV2、HV3、DV、EV3、EV4、EV5,不过实际中都是测试数据业务,这个大家知道就OK了。
蓝牙工作的时候会以每秒1600 次的速率进行跳频,蓝牙数据包的长度也都不长,通过蓝牙来传数据时间方面基 本上是确定的。与定频通信相比,跳频通信比较隐蔽也难以被截获。只要对方不清楚载频跳变的规律,就很难截获我方的通信内容。同时,跳频通信也具有良好的抗干扰能力,即使有部分频点被干扰,仍能在其他未被干扰的频点上进行正常的通信。
蓝牙跳频技术,是实现蓝牙扩谱的关键技术。蓝牙技术通过使用扩频的方式,使得系统所传输的信号工作在一个很宽的频带上,传统的窄带干扰只能影响到扩频信号的一小部分,这就使得信号不容易受到电磁噪声和其他干扰信号的影响,从而更加稳定。同时,蓝牙以跳频技术作为频率调制手段,如果在一个频道上遇到干扰,就可以迅速跳到可能没有干扰的另一个频道上工作;如果在一个频道传送的信号因受到干扰而出现了差错,就可以跳到另一个频道上重发,从而加强了信号的可靠性和安全性。
蓝牙定频测试
蓝牙定频测试是指通过指令,让蓝牙进入定频或者调频发射模式,然后通过频谱仪测量发射出来的信号质量,以达到测试蓝牙射频的目的。
频点
蓝牙工作在 2.4G 的公用频段,分为 79 个频点进行跳频工作,每个频点 1M 带宽,从2402MHz—2480MHz。
发射模式
蓝牙发射模式分3种:
(1) vco 发射模式。让蓝牙在某个固定频点发射无调制的射频信号。
(2) continues 模式。让蓝牙在某个固定频点持续发射调制信号。
(3) burst 模式,让蓝牙在某个频点或者跳频发射相应的包类型的调制信号。
一般来说,发射模式使用最多的是 burst 模式。让蓝牙发射不同的空中包,以检测不同包类型下,空中射频质量。
包类型和调制模式
测试模式中,蓝牙主要发射的包类型主要有:
DH1、DH3、DH5、2DH1、2DH3、2DH5、3DH1、3DH3、3DH5。 其中:
DH1、DH3、DH5 属于 BDR 的包类型,调制方式为 GFSK;
2DH1、2DH3、2DH5 属于 EDR 的包类型,调制方式为π /4-DQPSK;
3DH1、3DH3、3DH5 属于 EDR 的包类型,调制方式为 8DPSK。
定频要求
(1)需实现低(2402MHz)、中(2441MHz)、高(2480MHz)频率的定频发射和接收,并且要能改变发射功率;
(2)需调出蓝牙的调制模式:GFSK、π/4 DPSK、8DPSK,并且要能调出每个调制模式的 PACKET TYPE(封包模式):DH1、DH3、DH5;
(3)需厂家提供定频软件和操作方法。
什么是定频软件?
让频率固定下来,可以控制功率、速率的一种软件、也就是在测试中,需要控制产品的发射参数,比如发射频率,调制,持续发射等.这种能够控制产品的发射参数的软件,我们叫它定频软件,或者叫定频程式。
定频样机要求
因为软件是安装在电脑上的,要把电脑和产品连接才能用软件来定频,实现产品与电脑连接,通常需要一块控制板(实验室称为治具),一边与电脑连接,另一边与产品连接,所以客户需同时提供样机和控制板。