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蓝牙测试项目和限值

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本文档描述了蓝牙模块的测试项目和限值，符合蓝牙标准1.2。

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Summary

1 介绍 3
2 蓝牙射频性能测试 4
2.1 发射功率 4
2.2 调制特性：频率偏移 4
2.3 初始载波频率容许量 5
2.4 灵敏度 5
2.5 灵敏度限值 5
2.6 阻塞 6
3 无线链路范围 7
4 协同工作能力 7
4.1 GSM通信下的蓝牙灵敏度 7
4.2 蓝牙通信下的GSM灵敏度限值 7
5 附录 9
5.1 测试条件 9
5.1.1 常规测试条件 9
5.1.2 极限测试条件 9

1 介绍

在M5和E6项目中采用的蓝牙模块是菲利普的BGB204。BGB204符合蓝牙协议1.2。

在M5和E6项目中，蓝牙模块支持class 2功率等级，并且不支持功率控制。

蓝牙模块的射频测试项目包括：
射频性能测试
无线链路范围测试
协调工作能力测试

蓝牙模块射频性能测试项目中的功率谱密度，输出功率谱的频率范围，邻道功率，载波频率漂移，载波干扰和交调性能测试并没有包括在本文档中。菲利普对BGB204的这些性能进行了测试和质量控制，这些性能符合蓝牙协议1.2。
本文档中的射频性能测试包括了蓝牙模块的原理图和版图能够影响的射频测试项目。

参考文档：
Core System Package Part A : Radio Frequency Test Suite Structure (TSS) and Test Purposes (TP) Specification 1.2 : Revision 1.2.3 Document n° 20.B.353/1.2.3

测试设备：Rohde & Schwarz CMU200 option K53 (Bluetooth)

2 蓝牙射频性能测试

蓝牙射频性能测试的所有测试项目都是在连接模式下进行的。蓝牙天线与蓝牙模块的功率输出电路断开，功率输出电路通过50ohm连接器与测试设备CMU连接。

2.1 发射功率

蓝牙模块符合class 2 功率等级，所以发射功率应该满足下面要求：
-6dBm < Pout < 4dBm.

测试方法：
蓝牙模块通过50ohm连接器与蓝牙测试设备CMU连接。CMU设置为signaling模式，发射功率设置为-70dBm。

包类型：DH1
调制方式：PRBS9
功率种类：平均功率
跳频方式：
无跳频：测试信道 0 : fTX = 2402 MHz
39 : fTX = 2441 MHz
78 : fTX = 2480 MHz
跳频：EU和US跳频模式

测试条件：常规测试条件和极限测试条件

测试限值:： 最小 –6 dBm
最大 +4 dBm

2.2 调制特性：频率偏移

测试方法：
蓝牙模块通过50ohm连接器与蓝牙测试设备CMU连接。CMU设置为signaling模式，发射功率设置为-70dBm。

包类型：DH1
调制方式：
- 00001111 平均频率偏移 Δf 1 avg
- 01010101 平均频率偏移 Δf 2 avg
- 01010101 最大频率偏移 Δf 2 max

跳频方式：
无跳频：测试信道 0 : fTX = 2402 MHz
39 : fTX = 2441 MHz
78 : fTX = 2480 MHz
跳频：EU和US跳频模式

测试条件：常规测试条件和极限测试条件

测试限值:：
- Δf 1 avg :
o min 140 kHz
o max 175 kHz
- Δf 2 max :
o min 115 kHZ
- Δf 2 avg / Δf 1 avg
o Min 0.8

2.3 初始载波频率容许量

测试方法：
蓝牙模块通过50ohm连接器与蓝牙测试设备CMU连接。CMU设置为signaling模式，发射功率设置为-70dBm。
包类型：DH1
调制方式：PRBS9
跳频方式：
无跳频：测试信道 0 : fTX = 2402 MHz
39 : fTX = 2441 MHz
78 : fTX = 2480 MHz
跳频：EU和US跳频模式

测试条件：常规测试条件和极限测试条件

测试限值:： 最小 发射载波频率－75kHz
最大 发射载波频率＋75kHz

2.4 灵敏度

测试方法：
蓝牙模块通过50ohm连接器与蓝牙测试设备CMU连接。CMU设置为signaling模式，发射功率设置为-70dBm。
包类型：DH1
调制方式：PRBS9

跳频方式：
无跳频：测试信道 0 : fTX = 2402 MHz
39 : fTX = 2441 MHz
78 : fTX = 2480 MHz
跳频：EU和US跳频模式

测试条件：常规测试条件和极限测试条件

测试限值:： 最大 0.1 %

2.5 灵敏度限值

测试方法：
蓝牙模块通过50ohm连接器与蓝牙测试设备CMU连接。CMU设置为signaling模式。
包类型：DH1
调制方式：PRBS9

跳频方式：
无跳频：测试信道 0 : fTX = 2402 MHz
39 : fTX = 2441 MHz
78 : fTX = 2480 MHz
跳频：EU和US跳频模式

测试条件：常规测试条件和极限测试条件

测试限值:： 最大 -70dBm

2.6 阻塞

测试方法：
蓝牙模块通过50ohm连接器与蓝牙测试测试设备CMU连接，通过功分器将单频干扰信号加入到蓝牙模块的射频口。蓝牙测试仪器设置为signaling模式，发射功率设置为-67dBm。
包类型：DH1
调制方式：PRBS9

跳频方式：
无跳频：测试信道 58 : fTX = 2460 MHz

干扰射频信号：
频率 30 MHz – 2000 MHz 功率大小: -10 dBm
频率 2000 MHz – 2400 MHz 功率大小: -27 dBm
频率 2500 MHz – 3000 MHz 功率大小: -27 dBm
频率 3000 MHz – 12.75 GHz 功率大小: -10 dBm

测试条件：常规测试条件

测试限值:： 最大 0.1 %

在上面描述的测试条件下，允许有24个频点超出范围。
在超出范围的频点上，将干扰信号的功率大小设置为-50dBm，测试蓝牙模块的BER。BER超过0.1％的频点不许超过五个。

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3 无线链路范围

测试方法：
蓝牙设备接上蓝牙天线，通过应用软件测试设备与蓝牙耳机建立GSM语音通信。在空旷地带，增加蓝牙耳机与测试设备之间的距离直到蓝牙耳机没有声音（蓝牙耳机与测试设备之间的通信丢失），测量此时两者之间的距离。

测试条件：常规测试条件

测试限值:： 最小 5米

4 协同工作能力

4.1 GSM通信下的蓝牙灵敏度

测试方法：
待测设备接上GSM天线和蓝牙天线。通过应用软件建立测试设备与GSM测试仪器的无线通信链路，建立测试设备与蓝牙测试仪器的无线通信链路。

包类型：DH1
调制方式：PRBS9

GSM信道模式：
跳频 GSM900 64 信道
跳频 DCS1800 64 信道
跳频 PCS1900 64 信道

蓝牙信道模式：
跳频：EU和US跳频模式

测试条件：常规测试条件
测试在没有GSM通信链路下的蓝牙灵敏度。

测试限值:： 在GSM通信链路下，蓝牙灵敏度与无GSM链路情况下没有差异。

4.2 蓝牙通信下的GSM灵敏度限值

测试方法：
待测设备接上GSM天线和蓝牙天线。通过应用软件建立待测设备与GSM测试仪器的无线通信链路同时建立待测设备与蓝牙测试仪器的无线通信链路。

包类型：DH1
调制方式：PRBS9

蓝牙信道模式：
跳频：EU和US跳频模式

在微波暗室里测试所有GSM信道的灵敏度限值。测试所有GSM900，DCS和PCS通信信道。

测试条件：常规测试条件

测试在没有蓝牙通信链路下的GSM灵敏度。

测试限值:： 在蓝牙无线通信链路下，GSM灵敏度限值与无蓝牙无线链路情况下没有差异。

5 附录

5.1 测试条件

5.1.1 常规测试条件

常规测试温度和湿度
温度：＋15度到＋30度
相对湿度：20％到75％
测试时的温度和湿度需要在测试报告中记录。

常规供电电压
移动终端设备中的蓝牙模块采用终端设备的电池作为供电电源，所以供电电压指电池或假电池的电压。
常规供电电压： 3.6V－4.0V

5.1.2 极限测试条件

极限测试温度：－10度－＋55度

极限供电电压：3.4V－4.2V

蓝牙无线指标及其测试方法。

1.1发信机测试

　　（1）输出功率

　　测试仪对初始状态设置如下：链路为跳频，EUT置为环回（Loop back）。测试仪发射净荷为PN9，分组类型为所支持的最大长度的分组，EUT对测试仪发出的分组解码，并使用相同的分组类型以其最大输出功率将净荷回送给测试仪。测试仪在低、中、高三个频点，对整个突发范围内测量峰值功率和平均功率。规范要求峰值功率和平均功率各小于23dBm和20dBm，并且满足以下要求：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，-6dBm<平均功率<4dBm；如果EUT的功率等级为3，平均功率<0dBm。

　　（2）功率密度

　　初始状态同（1），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，要求小于20dBm/100kHz。

　　（3）功率控制

　　初始状态为环回，非跳频。EUT分别工作在低、中、高三个频点，回送调制信号为PN9的DH1分组。测试仪通过LMP信令控制EUT输出功率，并测试功率控制步长的范围，规范要求在2dB和8dB之间。

　　（4）频率范围

　　初始状态同（3），测试仪对EUT回送的净荷为PN9的DH1分组扫频测量。当EUT工作在最低频点时，测试仪找到功率密度下降为-80dBm/Hz时的频点fL；当EUT工作在最高频点时，测试仪找到功率密度下降为-80dBm/Hz时的频点fH。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

　　初始状态同（3），EUT分别工作在低、中、高三个频点，回送调制信号为PN9的DH1分组。测试仪扫频找到对应最大功率的频点，并且找到其左右两侧对应功率下降20dB时的fL和fH，20dB带宽Df = | fH - fL |，要求Df小于1MHz。

　　（6）相邻信道功率

　　初始状态同（3）, EUT工作频点分别为第3信道、第39信道和第75信道，回送净荷为PN9的DH1分组。测试仪扫描整个蓝牙频段，测试各个信　　道的功率。要求相邻第2道的泄漏功率小于-20dBm，相邻第3道及其以上的泄漏功率小于-40dBm。　

　（7）调制特性

　　初始状态同（3）, EUT分别工作在低、中、高三个频点。测试仪以所支持的最大分组长度发送净荷为11110000的分组，并对EUT回送的分组计算频率偏移的峰值和均值，分别记为Df1max 和Df1avg。测试仪以所支持的最大分组长度发送净荷为10101010的分组，并对EUT回送的分组计算频率偏移的峰值和均值，分别记为Df2max 和Df2avg，要求满足以下条件：至少99.9%的Df1max满足 140kHz< Df1max <175kHz；至少99.9%的Df2max 3115kHz；Df2avg /Df1avg 30.8。

　　（8）初始载波容限

　　EUT为环回状态，回送净荷为PN9的DH1给测试仪。测试仪先将链路置为非跳频，EUT分别工作在低、中、高三个频点，然后测试仪再将链路置为跳频。测试仪根据4个前导码计算载波频率f0，要求与标称频率fTX的差小于75kHz。

　　（9）载波频率漂移

　　初始状态同（3），EUT分别工作在低、中、高三个频点，回送调制信号为10101010的DH1/DH3/DH5分组。测试仪先根据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。对于DH1分组，要求每次的瞬时漂移小于25kHz，对于DH3、DH5分组，要求载波瞬时漂移小于40kHz。规范还要求载波漂移速率小于4000Hz/10μs。

1.2 收信机测试

　　以上介绍了蓝牙发信机的无线指标及其测试。对于收信机测试来说，所有指标的测试都是基于误比特率的统计，并且至少要统计1600000个比特。众所周知，在误帧率较大的情况下统计误比特率没有任何意义，因此，为了准确测试收信机的性能，测试仪必须能测试由以下6种情况导致的FER：CRC误差、不正确的净荷长度、同步字出错、HEC出错、EUT给MT8850A回送NACK分组、在预期的时隙内没有收到EUT发送的分组。下面介绍蓝牙收信机的测试。

　　（1）单时隙灵敏度

　　初始状态同1.1（3），EUT分别工作在低、中、高三个频点，回送调制信号为PN9的DH1分组。依照蓝牙规范的要求，测试仪控制其输出功率，以使EUT的收信功率为-70dBm。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),见表1，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。测试仪对误码率进行统计，要求误码率BER<0.1%。此外，如果有条件的话，最好在跳频状态下再重新测试一遍。

　　（2）多时隙灵敏度

　　类似于单时隙灵敏度的测试，不过分组类型为DH3、DH5。

　　（3）C/I性能

　　初始状态同1.1（3）, EUT分别工作在低、中、高三个频点。测试仪发送的有用信号为净荷PN9的DH1分组，同时还发送净荷PN15的蓝牙干扰信号。有用信号和干扰信号的功率电平参见表2。测试仪进行误码率统计，要求BER<0.1%。

　　（4）阻塞性能

　　阻塞特性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。初始状态同1.1（3）,EUT收发频点为2460MHz（58号信道）。测试仪不仅发送净荷为PN9的DH1分组作为有用信号，而且发送频率为30MHz到12.75GHz之间的连续波干扰信号。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。干扰信号的电平比表3给出的大2dB。测试仪统计误码率，如果BER>0.1%,则测试仪记录此时干扰信号的频点,要求频点的个数小于24。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%时的干扰信号的频点，要求其个数小于5个。

　　（5）互调性能

　　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。初始状态同1.1(3),EUT收发频点相同，分别为低 、中、高频点。测试仪不仅发送净荷为PN9的DH1分组作为有用信号，其功率比参考灵敏度高6dB；而且发送功率为-39dBm、频率为f1的正弦波干扰信号，以及功率为-39dBm、频率为f2的PN15调制的蓝牙干扰信号。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。测试仪统计误码率，要求BER〈0.1%。

　　（6）最大输入电平

　　即蓝牙接收机的饱和电平。初始状态同1.1(3),EUT工作于低、中、高频点。测试仪发送净荷为PN9的DH1分组信号，并控制其发射功率，以使EUT收信机入口处的电平为-20dBm。测试仪统计误码率，要求BER〈0.1%。

　　另外,收发信机均需要测试带外杂散,即依据ETS或FCC标准，测试EUT在工作状态和备用状态下，30MHz～12.75GHz频率范围内的带外杂散，包括天线传导杂散和机箱辐射杂散。

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