蓝牙音频产品的测试方案

编者按：对于蓝牙音频产品，除了外观、工艺、便携性等设计制造方面的因素，无线传输的可靠性、电池续航能力以及音质表现，直接关系到产品的质量和消费者的选择。罗德与施瓦茨（中国）科技有限公司陈伟所撰《蓝牙音频产品的测试方案》一文针对蓝牙音频产品，提供了一套基于测试仪表CMW270的整体测试方案，该方案包含无线射频测试、音频质量测试和功耗测试，可以覆盖到研发、认证和生产阶段。最后，介绍了专门针对生产测试的非信令测试仪表CMW100和自动化测试软件CMWRun。罗德与施瓦茨公司提供的完整测试方案能帮助厂家对蓝牙音频产品进行全方面的测试。

1 引言

作为当前最热门的通信技术之一，蓝牙技术已经普遍应用于智能手机、电脑、汽车以及无线音箱、健康手环等电子设备，受到了人们越来越多的关注。据蓝牙组织统计，目前有不少于80亿蓝牙设备；在未来，物联网高速发展中，蓝牙设备的数量会越来越庞大。其中，蓝牙耳机和音箱设备占据了蓝牙设备的半壁江山。从2016年开始，各大手机厂商逐步取消3.5mm耳机接口，作为智能手机的最佳拍档，蓝牙耳机会逐步替代有线耳机。而无线音箱，在几个互联网巨头的带动下，智能音箱设备也开始受到消费者的关注，销量在2017年已经显现出井喷之势。所以，在今后很长一段时间内，无线音频产品会是市场上的热点话题。

对于蓝牙音频产品，除了外观、工艺、便携性等设计制造方面的因素，无线传输的可靠性、电池续航能力以及音质表现，直接关系到产品的质量和消费者的选择。本文围绕这3个方面，提出一种基于CMW270测试仪表的测试解决方案，该方案包含了无线射频测试、音频质量测试以及功耗测试。

2 蓝牙技术简述

在20世纪90年代，为了减少通信之间的线缆连接，蓝牙技术得以初步发展，最初的传输距离只有10m左右，传输速率也只有最基础的1Mbit/s。在随后的数年间，蓝牙技术也在不停地更新发展，具体包括跳频技术、更快的传输速率和更低的功耗。在2010年，蓝牙技术有了两个分支，即传统蓝牙和低功耗蓝牙。蓝牙3.0之前的版本称为传统蓝牙，被用于一些语音业务和数传业务，如蓝牙耳机、智能蓝牙音响和打印机等。从蓝牙4.0后，称为低功耗蓝牙，目前最新的版本是蓝牙5，主要应用于一些对功耗要求较高的电子设备，一个纽扣电池就能支持运行很长时间，如健康手环、智能穿戴设备等，在芯片的复杂性上也进行了简化，成本也得到进一步的降低。

3 无线综测仪CMW270

CMW270是罗德与施瓦茨公司推出的一款宽带无线测试仪表，用于蓝牙、Wi-Fi等无线终端产品的测试。从蓝牙1.0到蓝牙5的测试，CMW270覆盖了传统蓝牙和低功耗蓝牙的所有射频测试要求，其内部的音频发生和分析模块可以用于蓝牙音频产品的语音质量分析。

4 无线射频测试

根据蓝牙论坛发布的射频测试规范，传统蓝牙需要被测产品进入到testmode后进行测试，低功耗蓝牙采用directtestmode的方式。

传统蓝牙的射频测试连接，仪器和被测产品之间通过射频进行通信，可采用天线或者射频电缆两种方式连接（见图1）。

图1 传统蓝牙的测试连接

低功耗蓝牙的directtestmode，仪器和被测产品之间除了传统蓝牙的射频连接外，需要额外的控制连接线，可以选择USB或RS232串口控制线两种形式（见图2）。

图2 低功耗蓝牙的测试连接

采用这两种测试方式，可以测试蓝牙测试规范要求的所有测试项目，包含产品的发射功率、发射信号质量、接收性能以及杂散等测试项目。

除了上述测试规范的测试方法，CMW270支持正常工作模式下的连接测试。CMW270与正常工作模式下的蓝牙设备进行配对连接，无须进入testmode或者directtestmode状态，即可建立无线连接，进行射频指标的测试。

5 音频质量测试

CMW270与音频设备连接后，音频设备的麦克风采集语音数据，通过无线链路发送给CMW270，经过转换，变为模拟或者数字信号进行语音质量分析。另一方面，仪表也可以自定义语音数据，通过无线链路传送给音频设备，音频设备的扬声器播放语音，人工耳采集后进行语音质量分析。该过程真实还原了蓝牙音频设备的正常工作模式，整体测试无线链路、扬声器和麦克风的性能。CMW270支持的蓝牙音频编码方式如图3所示。

图3 蓝牙音频编码和链路方式

CMW270内置了音频发生和分析模块，覆盖频率为20Hz～21kHz，可以满足音频产品一般的研发测试和生产测试需求，测试架构如图4所示。

图4 内置音频模块测试结构图

另外，CMW270提供的语音输入输出接口可以连接到更高端的音频分析仪表，如罗德与施瓦茨公司的UPV，频率为10Hz～250kHz。UPV可支持PESQ、POLQA的测试。图5为CMW270和UPV的连接示意图。

图5 音频测试系统

6 功耗测试

CMW270结合电流和电压监测设备，可以评估蓝牙设备在各种无线条件下的功耗情况，ZVC是罗德与施瓦茨公司的一款功耗检测设备，电流测量范围为4.5uA～10 A，电压测量范围为1.88～15V。图6为CMW270和ZVC测试蓝牙设备功耗的示意图。

图6 功耗测试连接图

对蓝牙设备的功耗进行评估时，有些开发人员采取在实际连接的情况下进行测试，在这种场景下，存在着较多的不确定因素。第一，无线环境的不确定性。在实际连接时，设备的发射功率和接收电平都是不可控制的，例如两个连接设备距离不同，外界干扰信号的变化，会造成设备的功耗变化，也给测试带来了不可重复性；第二，无线参数的设置。待机模式下的一些无线参数，如监听间隔，这些参数直接决定了设备的功耗。相对于实际连接，利用仪表，更容易修改无线连接使用的参数。

因此，利用测试仪表，可以进行更多场景下的功耗测试，测试结果也具有可重复性。

7 CMW100

CMW100是罗德与施瓦茨公司专门针对生产测试而推出的测试仪表。

图7包含了CMW100、射频屏蔽箱以及测试用的电脑。由于CMW100是非信令测试仪表，所以需要基于相关的芯片，开发自动化测试环境。CMW100具有体积小、射频端口多、运算速度快等特点，无论从效率还是从空间角度，都是生产线测试的首选方式。

图7 基于CMW100的测试环境

8 CMWRun

CMWRun是罗德与施瓦茨公司针对用户需求而开发的自动化测试软件，支持无线设备的射频性能测试、音频质量测试以及功耗测试。

CMWRun具有配置灵活、测试效率高等特点，根据实际的测试需求，既可以按照蓝牙规范进行全方面的射频测试，也可以选择特定项目或者定制项目进行测试。目前，CMWRUN已经广泛应用到各种无线设备的生产和研发阶段。

9 结束语

无线蓝牙音频市场的递增势头，势必引发蓝牙音频产品的新一轮突破。从用户的角度，更愿意看到的

R&S AREG100汽车雷达回波发生器——可靠及引领未来的汽车雷达传感器生产测试仪

雷达传感器是自动驾驶的重要组成部分，有助于保证道路驾驶安全。在实现自动驾驶的递进阶段，车辆的雷达传感器显著增加，OEM厂商和Tier1供应商都需要可靠的测试解决方案，适用于基于雷达辅助驾驶系统安全相关设备的大规模生产。罗德与施瓦茨公司深入了解汽车行业需求后，开发了新的汽车雷达回波发生器（雷达目标模拟器）R&S AREG100A，这是罗德与施瓦茨公司的测试与测量技术专家集毫米波技术领域数十年的经验而设计的一种精确地针对汽车行业测试需求的测试和测量产品。

罗德与施瓦茨公司深入了解汽车行业需求后，开发了新的汽车雷达回波发生器R&SAREG100A，主要用于OEM和Tier1生产线的最终测试和检测。生产过程中持续的质量控制，对于确保雷达传感器的无限制功能以及自动驾驶的最终安全至关重要。R&SAREG100A是一个定制化方案的产品，用于生产线的末端，符合可靠运行的所有要求，并且操作方便。

R&SAREG100A汽车雷达回波发生器主要用于24GHz ISM频段和77GHz或79GHzE波段雷达传感器的可靠性测试，可模拟多达四个固定距离的雷达目标，用户可配置多普勒频移用于模拟物体的径向运动，客户可以在订购时指定所需的固定距离。R&SAREG100A是一个引领未来的雷达目标模拟器，主要用于测试先进的远程雷达和短程雷达，支持E波段的带宽可达4GHz，如果射频前端与DUT之间的距离为是质量过硬、体验更好的产品。生产性能更好的蓝牙音频产品，让产品领跑未来的市场，围绕产品的测试将会越来越重要，也是适应未来竞争的制胜法宝。罗德与施瓦茨公司提供的完整测试方案能帮助厂家对蓝牙音频产品进行全方面的测试。80厘米，则可以模拟最小距离为4米的目标雷达。通过这种方式，罗德与施瓦茨公司向客户提供了非同寻常的测试灵活性，从简单到复杂。

作为全球领先的汽车电子测试解决方案提供商，罗德与施瓦茨公司提供的雷达目标模拟器R&SAREG100A，用于生产线末端的持续质量控制，使得OEM厂商和Tier1供应商能确保在车辆上安装无限制功能的雷达传感器，甚至在它们被驱动之前。

罗德与施瓦茨公司两款新信号源在6 GHz内树立了业界标杆

近期，罗德与施瓦茨公司（以下简称R&S公司）推出两款新型紧凑的中档信号源，在很小的占用空间上兼具多功能和高性能。模拟信号源R&S SMB100B和矢量信号源R&S SMBV100B在这一等级树立了新的标杆，提供优异的频谱纯度、无可匹敌的输出功率、以及简洁直观的触摸屏操作。R&SSMB100B和R&SSMBV100B特别适合来自射频半导体研发、通信、以及军工和航空航天的需求。

上一代型号SMB100A(模拟源)和SMBV100A(矢量源)使R&S公司建立了6GHz内紧凑型台式信号源的产品组合，并把毫不逊色的性能集成进了3/4的19寸空间。通过对这一成功的信号源家族作进一步性能增强和改进，研发出了两款新型信号源，新的模拟源R&S SMB100B和新的矢量源R&SSMBV100B再次在中档系列中树立了新的标杆。仪表优异的频谱质量和超低相位噪声带来卓越的测量精度，同时其最大输出功率突破了业界纪录。另外，该紧凑轻便的信号源非常容易运输，在实验室里也只占用极小的空间。