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蓝牙设备的RF测试

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蓝牙设备的RF测试
 
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

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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。image002.gif
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。
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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。
 

 
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