一、背景
BLE作为手机的标配,也进而带动了周边设备的发展,像TWS耳机、智能手环、蓝牙鼠标等广泛应用在各个行业。
不同厂家设计的BLE产品能否兼容,其中非常重要的一个点就是互操作性。两个BLE设备间能够可靠稳定工作,一方面取决于应用层协议规范的兼容,还有一个特别重要的影响因素就是射频性能,包括发射功率、带内功率、调制一致性、载波频率偏移和漂移、带内杂散、发送频谱密度以及相位噪声等,其对用户的直观影响就是通讯距离短和是否掉线,进而影响用户体验。
因此在研发和生产过程中需要对在研产品的射频性能进行测试,以保证其无线指标符合蓝牙射频规范的要求。
同样对于恩智浦KW36和KW38系列BLE SOC而言,射频性能测试也是非常重要的步骤,AN12076详细阐述了KW3x的射频性能,但在工作中发现很多客户在使用过程中,总会有遇到很多误区,原因有三个:
首先其没有描述详细的测试系统的Setup (如需要下载的软件,测试仪器连接,测试模式选择,测试仪器参数设置等),也没有详细文档描述每个测试项应该如何做配置(主要是因为测试项实在太多); 其次AN12076中默认使用的测试设备是MXG Generator,而国内大部分客户使用的是CWM-270/500,前者采用的不是标准的HCI命令,所以如果没意识到这个点,就会导致通讯无法建立; 第三就是默认代码配置的测试pattern码流的速度太低,不满足测试机构的标准要求。
本文结合实际支持客户现场,对KW36进行RF测试所遇到的一些误区做些经验分享,方便快速解决问题。
二、蓝牙测试执行标准和测试项
在对KW36 BLE做RF测试之前,需要事先知道有哪些测试标准和测试项,以及每一个测试项的含义。
2.1 蓝牙执行标准:
BQB:蓝牙产品在产品外观上标明蓝牙标志,必须通过BQB认证。
它考察的是产品中的蓝牙是按照符合SIG规范设计出来的,保证蓝牙设备互联互通。
主要是两个大项,一是射频性能,射频测试项目繁多,每个频道都要测,而且是高、低、常温下重复测试。二是profile,按照客户提交的profile列表来测试。
CE: 无线产品进入欧洲市场的要求。主要考察2.4G频带的频谱调制性能以及对周围电磁环境的影响。
FCC:无线产品进入美国市场都要求FCC的认可。主要考察的是无线设备对周围电磁环境的影响。
IC/MIC:无线产品进入加拿大和日本市场的要求。
2.2 蓝牙执行测试项:
接收:接收灵敏度(1500个包PER<30.8%), 相邻通道干扰Rejection,阻塞特性(接收机在除杂散响应或者邻道频率干扰信号下接收正常信号的能力), 最大输入电平, RX emission等。
下表是针对欧标和美标测试项的一个测试列表,包括测试项,测试标准以及PASS/NG的条件,具体每一项含义文中不再展开。
三、KW36 RF测试过程中遇到的误区
误区1:射频测试是硬件的活,为何还需要特定软件的配合?
软件工程师千辛万苦终于把蓝牙产品的软件设计好了,却被告知还要对产品进行射频性能测试,这时候软件工程师就会想这是硬件工程师该做的事,为什么最后SW工程师还要参与呢?
答案是需要的,因为不同的测试项需要MCU工作在不同的模式下,需要在测试过程中不断切换装载的软件。
误区3:不同测试项应该下载哪个软件?
测试中对应使用的仪器和所需装载的代码笔者做了一个归类和总结,如下,需要在做该项测试时随时更改相应的芯片固件。
误区4:RX测试时CWM270无法和DUT板子建立连接
误区5:带内功率测试项的波形无法满足实验室要求
默认代码配置的测试pattern码流=125K,速度太低,波形如下图的左侧,中间有个凹槽,不满足测试标准要求,修改测试pattern码流=1M,波形如下图的右侧,可以看到中间的凹槽消失了。
该问题只在KW36上会有,KW38没有这个问题,因为两者的controller有差异,KW38的配置是正确的。
误区 6:描述每个测试项目应该选用哪一种配置选项不够具体
四、总结
本文档简单总结了BLE RF射频测试需要遵循的一些标准规范,重点结合KW36 RF测试过程中客户遇到的误区进行了简单描述和讲解,避免重复踩坑。