蓝牙射频技术及其测试项目

蓝牙设备工作于ISM频段，通过高斯频移键控(GFSK)数字频率调制技术实现彼此间的通信，设备间采用时分复用(TDD)方式，并使用一种极快的跳频方案以便在拥挤波段中提高链路可靠性。对蓝牙设备来说，RF部分是主要测试内容之一。

蓝牙射频设计采用了多种系统体系结构，既有传统模拟调制基于中频的系统，也有基于数字IQ调制器/解调器配置的系统，但无论采用哪种设计配置，在产品开发过程中都必须解决下面的问题：
·全球各地法规要求
·蓝牙认证
·简单高效制造测试
·与其它厂商产品的良好兼容性

蓝牙射频技术

蓝牙设备工作于ISM频段，通常是在2.402GHz至2.48GHz之间的79个信道上运行。它使用称为0.5BT高斯频移键控(GFSK)的数字频率调制技术实现彼此间的通信。也就是说把载波上移157kHz代表"1"，下移157kHz代表"0"，速率为100万符号(或比特)/秒，然后用"0.5"将数据滤波器的-3dB带宽设定在500kHz，这样可以限制射频占用的频谱。

两个设备间通过时分复用(TDD)方式通信，发送器和接收器在相隔时段中交替传送，即一个挨着另一个传送，此外还采用了一种极快的跳频方案(1,600跳/秒)，以便在拥挤波段中提高链路可靠性。美国联邦通信委员会预计波段利用率将不断增加，因此可靠性是最基本的要求。

在图1所示的蓝牙结构中，接收器仅采用一次下转换，这类设计使用一个简单的本地振荡器，输出经过倍频，并在接收器和发送器间切换。FSK允许直接VCO调制，基带数据通过一个固定时间延迟且无过冲高斯滤波器，而脉冲整形仅用于发送器中，锁相环(PLL)可用采样-保持电路或相位调制器解除基带内的相位调制。通常中频相当高，以限制滤波器元件的物理尺寸，使中频远离LO频率，确保足够的镜像抑制。如果电平过高造成接收器输入过载，则应使用天线开关。

测试项目

下面介绍一些适用于蓝牙设备RF部分的测试。

功率──输出放大器是一个选件，有这种选件无疑可提升I类(+20dBm)输出放大器的输出功率。虽然对电平精度指标不作要求，但应避免过大的功率输出，以免造成不必要的电池耗电。

无论设计提供的功率是+20dBm还是更低，接收器都需要有接收信号强度指示，RSSI信息允许不同功率设备间互相联系，这类设计中的功率斜率可由控制放大器的偏置电流实现。

与其它TDMA系统如DECT或GSM不同，蓝牙频谱测试并不限于单独的功率控制和调制误差测试，它的测量间隔时间必须足够长，以采集到斜率和调制造成的影响。在实际中这不会影响认证，时间选通测量由于能迅速确定缺陷，具有很高的价值。有些设计在调制开始前使用未经指定的周期，这通常用于接收器的准备。

频率误差──蓝牙规范中所有频率测量选取较短的4微秒或10微秒选通周期，这样会造成测量结果的不定性，可从不同的角度进行理解。首先，窄的时间开口意味着测量带宽截止频率较高，会把各类噪声引入测量；其次应考虑误差机制，如在短间隔测量中，来自测量设备的量化噪声或振荡器边带噪声将占较大百分比，而较长测量间隔中这些噪声影响会被平均掉。因此设计范围要考虑这一因素，它应超过参考晶振产生的静态误差。

频率漂移──漂移测量将短的10位相邻数据组和跨越脉冲的较长漂移结果结合在一起。如果在发送器设计中用了采样-保持设计，就可能出现这一误差。对其它类型设计，在波形图上可观察到像纹波一样的有害4kHz至100kHz调制成分或噪声，表明了它可作为另一个方法确保很好地将电源去耦合。

调制──在发送路径中，图1中的VCO被直接调制，为避免PLL剥离带宽内调制成分，可让传输器件开路或使用相位误差校正(两点调制)。采样-保持技术应该是有效的，但需注意避免频率漂移。除非使用数字技术调整合成器的分频比，否则应校准相位调制器，以免出现不同数据码型调制的响应平坦度低的问题。

蓝牙RF规范要检查11110000和10101010两种不同码型的峰值频率偏移，]GMSK调制滤波器的输出在2.5bit后达到最大值，第一个码可检查这一点，GMSK滤波器的截止点和形状则由第二个码检查。在理想情况下，1010码峰值偏移为 11110000的88%，某些设计的发送未施加0.5BT高斯滤波而会显示更高比值。最高基本调制频率为500kHz，此时的比特率为100万符号/ 秒。

带内频谱──-20dB测试可确认调制和脉冲信号的确在1MHz宽的波段中，图2的方框可以看作是极限范围，通过设置10kHz分辨率带宽可实现这一要求，因幅值具有脉冲特性而使用峰值保持法进行测量。通过频率宽度测试而不仅只是固定模板测试，该方法能使波形偏离精确的中心频率，效果与信号模板内对中非常类似，图中隆起部分