蓝牙5.0的变化让物理层测试更复杂（二）

蓝牙5.0测试

被测器件需要进行大量的测量，以确定其在发送侧满足蓝牙规范，下面对此进行了详细的介绍。可使用配备蓝牙5.0分析软件的中档频谱分析仪执行这些测试。

带内辐射：这项测试检验蓝牙传输的带内频谱辐射是否落在极限范围内。极限值已经修改，以适应LE 2M PHY。LE编码物理层标准的极限以1Ms/s运行，其极限行与LE 1M PHY相同。80MHz的整个蓝牙频段被分成80个通道，每个通道宽1MHz，然后计算每个频段中的积分功率。设备在中心频率为M的RF通道上传送信息，1MHz带宽的邻道的中心频率用N表示。对LE 1M，偏置2MHz的频段中的积分功率应小于-20dBm，偏置3MHz或以上频段中的功率应小于-30dBm。对LE 2M，极限比较从任一侧的4MHz频率偏置开始(而不是2MHz)。对偏置4MHz和5MHz的频段，积分功率预计小于-20dBm；只有对超过6MHz的偏置，才会设定<-30dBm的更严格的要求。

在图5中，大家可以看到，每1MHz会计算LE 2M功率，用蓝线表示。大家还会注意到，标准建议了三个极限：±4MHz、±5MHz和±≥6MHz。

每1MHz计算LE 2M功率，用蓝线表示

调制特性：蓝牙采用的调制方式是高斯频移键控(GFSK)，带宽位周期乘积BT=0.5。调制指数必须位于0.45至0.55之间。这一测试检验已知测试码型的频域是否位于指定极限范围内。测量使用特定测试码型。在以前的蓝牙版本中，使用的码型是0x0F(00001111)和0x55(01010101)，然后用标准规定的方式计算每个位间隔中的频率偏差。在蓝牙5.0中，LE 2M PHY测试通过/失败的极限已经变化，因为2Msps调制方式的频率偏差不同。LE 2M PHY的这些极限翻了一番。对LE编码规范(S=8)，测量码型不同。第一个码通过全部赋值1来生成。在编码和映射后，码型变成00111100。如果编码器和映射器的输入码型全是0，则生成第二个码型00110011。标准还规定，这个测量从第33个符号开始。

稳定的调制特性：这是一项新指标，以前的蓝牙测试规范中是没有的。LE设备配备拥有稳定调制指数的发射器，可以通过功能配套机制把这种情况告诉接收的LE设备。这些发射器的调制指数在0.495和0.505之间。如果适用于其支持的所有LE发射机物理层，那么设备应只指明发射机具有稳定的调制指数。如果发射机没有稳定的调制指数，但仍在理想的调制指数0.5的1%裕量范围内，那么我们称其有标准调制指数。

频率偏置和漂移：通过在由1和0码型交替的指定间隔中求频率偏差平均值，可以计算频率偏置。以前低能耗标准中的间隔时长为10位或10μs。这种频率偏置在前置码和净荷中计算。然后计算这些频率偏置在50μs间隔中(相距5个间隔)的漂移。对LE 2M PHY，间隔仍为10μs，但由20位组成，而不是10(因为是2Msps)。漂移测量仍分5组进行或相距5个间隔时长。对LE编码物理层标准，会选择16位间隔，而不是10，然后相距3个间隔时长(48μs)计算漂移，因为码型是00110011。

20dB带宽：测量带宽，直到频谱下跌到比峰值功率低20dB的点。

输出功率：计算整个包的功率。

深入蓝牙分析：除上述测量外，一些蓝牙分析软件提供了与测试信号有关的额外信息。这些分析可以帮助您调试和优化目标应用的性能，包括：

1)解码后的包信息，即已经解码的所有包头和包信息；

2)所有测量的摘要或截图及解码后的包信息；

3)多个显示画面，显示频率偏差随时间变化，在调试或解释调制图和漂移测量时使用；

4)漂移表，显示10位间隔中计算的频率偏置及50μs中的漂移(相距5个间隔时长)；

5)星座图、眼图和符号表显示。

实现

在蓝牙应用中使用实时频谱分析仪也很有用，它可以显示隐藏在宽带噪声下面的问题，而用其它仪器是看不到这些问题的。图6 (右)显示了扫频分析仪在40MHz扫描中看到的东西，以及实时频谱分析仪(左)看到的东西。

实时频谱分析仪可以显示传统扫频分析仪漏掉的隐藏问题

蓝牙5.0较Bluetooth 4.2 LE作出了全面改进。通过密切关注测试测量战略，您设计的设备将能够利用新标准提供的每一个优势。