一、背景

BLE作為手機的標(biāo)配，也進而帶動了周邊設(shè)備的發(fā)展，像TWS耳機、智能手環(huán)、藍牙鼠標(biāo)等廣泛應(yīng)用在各個行業(yè)。

不同廠家設(shè)計的BLE產(chǎn)品能否兼容，其中非常重要的一個點就是互操作性。兩個BLE設(shè)備間能夠可靠穩(wěn)定工作，一方面取決于應(yīng)用層協(xié)議規(guī)范的兼容，還有一個特別重要的影響因素就是射頻性能，包括發(fā)射功率、帶內(nèi)功率、調(diào)制一致性、載波頻率偏移和漂移、帶內(nèi)雜散、發(fā)送頻譜密度以及相位噪聲等，其對用戶的直觀影響就是通訊距離短和是否掉線，進而影響用戶體驗。

因此在研發(fā)和生產(chǎn)過程中需要對在研產(chǎn)品的射頻性能進行測試，以保證其無線指標(biāo)符合藍牙射頻規(guī)范的要求。

同樣對于恩智浦KW36和KW38系列BLE SOC而言，射頻性能測試也是非常重要的步驟，AN12076詳細闡述了KW3x的射頻性能，但在工作中發(fā)現(xiàn)很多客戶在使用過程中，總會有遇到很多誤區(qū)，原因有三個：

首先其沒有描述詳細的測試系統(tǒng)的Setup (如需要下載的軟件，測試儀器連接，測試模式選擇，測試儀器參數(shù)設(shè)置等)，也沒有詳細文檔描述每個測試項應(yīng)該如何做配置(主要是因為測試項實在太多)；

其次AN12076中默認使用的測試設(shè)備是MXG Generator，而國內(nèi)大部分客戶使用的是CWM-270/500，前者采用的不是標(biāo)準的HCI命令，所以如果沒意識到這個點，就會導(dǎo)致通訊無法建立；

第三就是默認代碼配置的測試pattern碼流的速度太低，不滿足測試機構(gòu)的標(biāo)準要求。

本文結(jié)合實際支持客戶現(xiàn)場，對KW36進行RF測試所遇到的一些誤區(qū)做些經(jīng)驗分享，方便快速解決問題。

二、藍牙測試執(zhí)行標(biāo)準和測試項

在對KW36 BLE做RF測試之前，需要事先知道有哪些測試標(biāo)準和測試項，以及每一個測試項的含義。

2.1 藍牙執(zhí)行標(biāo)準：

針對藍牙的測試標(biāo)準主要有BQB，F(xiàn)CC，CE, IC，MIC等，其中BQB 是SIG互聯(lián)互通測試，F(xiàn)CC、IC、MIC則主要是針對定頻測試。

BQB：藍牙產(chǎn)品在產(chǎn)品外觀上標(biāo)明藍牙標(biāo)志，必須通過BQB認證。

它考察的是產(chǎn)品中的藍牙是按照符合SIG規(guī)范設(shè)計出來的，保證藍牙設(shè)備互聯(lián)互通。

主要是兩個大項，一是射頻性能，射頻測試項目繁多，每個頻道都要測，而且是高、低、常溫下重復(fù)測試。二是profile，按照客戶提交的profile列表來測試。

RF-PHY TS 5.0.2 (12-2017): Bluetooth Test Specification. This document defines test structures and procedures for qualification testing of Bluetooth implementations of the Bluetooth LE RF PHY.

CE: 無線產(chǎn)品進入歐洲市場的要求。主要考察2.4G頻帶的頻譜調(diào)制性能以及對周圍電磁環(huán)境的影響。

ETS EN 300 328 2.2.1 (11-2016): European Telecommunication Standard—Radio Equipment and Systems (RES) Wideband data transmission systems, Technical characteristics and test conditions for data transmission equipment operating in the 2.4 GHz ISM band and using spread spectrum modulation techniques

FCC：無線產(chǎn)品進入美國市場都要求FCC的認可。主要考察的是無線設(shè)備對周圍電磁環(huán)境的影響。

FCC Part 15:Operation to FCC Part 15 is subject to two conditions. The device may not cause harmful interference. The device must accept any interference received, including interference that may cause undesired operation.

IC/MIC：無線產(chǎn)品進入加拿大和日本市場的要求。

2.2 藍牙執(zhí)行測試項：

發(fā)送：發(fā)射功率/帶內(nèi)功率/調(diào)制一致性/載波頻率偏移和漂移/帶內(nèi)雜散/發(fā)送頻譜密度/相位噪聲；

接收：接收靈敏度(1500個包PER<30.8%), 相鄰?fù)ǖ栏蓴_Rejection，阻塞特性(接收機在除雜散響應(yīng)或者鄰道頻率干擾信號下接收正常信號的能力), 最大輸入電平, RX emission等。

下表是針對歐標(biāo)和美標(biāo)測試項的一個測試列表，包括測試項，測試標(biāo)準以及PASS/NG的條件，具體每一項含義文中不再展開。

三、KW36 RF測試過程中遇到的誤區(qū)

誤區(qū)1：射頻測試是硬件的活，為何還需要特定軟件的配合?

軟件工程師千辛萬苦終于把藍牙產(chǎn)品的軟件設(shè)計好了，卻被告知還要對產(chǎn)品進行射頻性能測試，這時候軟件工程師就會想這是硬件工程師該做的事，為什么最后SW工程師還要參與呢?

答案是需要的，因為不同的測試項需要MCU工作在不同的模式下，需要在測試過程中不斷切換裝載的軟件。

誤區(qū)2：DTM測試和HCI模式測試的誤區(qū), 軟件需要如何做修改？DTM(Direct Test Mode)直接測試模式，是SIG聯(lián)盟在藍牙核心規(guī)范中制定的一種用于藍牙射頻性能測試的模式。也就是說DTM是藍牙規(guī)范的一部分，符合藍牙核心規(guī)范的芯片都能進行DTM測試。 DTM測試分為發(fā)射測試和接收測試，發(fā)射測試能夠獲得被測藍牙產(chǎn)品的發(fā)射功率、頻偏、頻率漂移等; 接收測試則可以測試被測藍牙產(chǎn)品的接收靈敏度等。 HCI除了支持DTM test的命令外，還支持BLE所有的HCI命令，例如BLE的通訊控制等。 除此之外，DTM測試無需下載額外的軟件，只需連接DTM的兩個引腳。HCI模式需要下載一個代碼到MCU中，實現(xiàn)對controller層的配置以及將另外一個運行BLE stack的Host MCU的HCI命令傳送給controller層。 對于DTM模式，由于因為DTM不是默認Pin mux功能，所以實際上還是需要燒錄一個軟件配置該引腳功能。也就意味著無論是DTM模式還是HCI模式都需要根據(jù)硬件去修改軟件(一般測試工程師意識不到這個點)。 下圖是FRDM-KW36板子默認使用的串口，如果客戶板子硬件有更改，需要對應(yīng)做修改，對應(yīng)代碼位于pin_mux.c。

誤區(qū)3：不同測試項應(yīng)該下載哪個軟件?

在整個測試過程中用到的軟件有兩個：hci_bb.bin和conn_test.bin，前者只支持標(biāo)準的DTM測試，即BLE調(diào)制特性的測試，后者會支持一些定頻，發(fā)射功率，連續(xù)載波輸出等特定輸出的RF測試。 發(fā)送測試和接收測試的setup分別如下面兩圖所示。

測試中對應(yīng)使用的儀器和所需裝載的代碼筆者做了一個歸類和總結(jié)，如下，需要在做該項測試時隨時更改相應(yīng)的芯片固件。

誤區(qū)4：RX測試時CWM270無法和DUT板子建立連接

這個誤區(qū)拖累了整個測試過程最長的時間，也是最深的一個坑。 默認的RX測試setup是使用MXG，所以文檔建議使用的是conn_test.bin，該設(shè)備使用的不是標(biāo)準的HCI命令。而實際國內(nèi)客戶測試大都是使用R&S CMW270或者CMW500，該儀器采用的是HCI命令，所以需要燒錄的軟件是hci_bb.bin。 如果在測試時沒意識到這個點，照本宣科地按照文檔的步驟去燒錄MCU端軟件，就會引起測試設(shè)備無法和客戶DUT板正確建立通訊連接，導(dǎo)致測試失敗的誤區(qū)。

誤區(qū)5：帶內(nèi)功率測試項的波形無法滿足實驗室要求

默認代碼配置的測試pattern碼流=125K，速度太低，波形如下圖的左側(cè)，中間有個凹槽，不滿足測試標(biāo)準要求，修改測試pattern碼流=1M，波形如下圖的右側(cè)，可以看到中間的凹槽消失了。

實際上左邊的波形也沒有錯，他很好的詮釋了BLE調(diào)制1和0的頻點，層次性更好。

該問題只在KW36上會有，KW38沒有這個問題，因為兩者的controller有差異，KW38的配置是正確的。

誤區(qū) 6：描述每個測試項目應(yīng)該選用哪一種配置選項不夠具體

AN12076注重于描述KW36的RF性能，沒有詳細描述每個測試項目應(yīng)該選用哪一種配置選項，以及每個配置項的含義，需要客戶花很多時間去摸索，以下簡單做了一個總結(jié)。

四、總結(jié)

本文檔簡單總結(jié)了BLE RF射頻測試需要遵循的一些標(biāo)準規(guī)范，重點結(jié)合KW36 RF測試過程中客戶遇到的誤區(qū)進行了簡單描述和講解，避免重復(fù)踩坑。

審核編輯 ：李倩