物聯(lián)網(wǎng)無線通信測試專題之一：藍(lán)牙模塊選擇及EMI一致性測試

　　一切皆因連接而起，物聯(lián)網(wǎng)IoT正在加速進(jìn)入到我們的日常生活與各行各業(yè)之中，人與物、物與物之間的連接互動越來越智能便捷，無線通信成為物聯(lián)網(wǎng)連接中的無形橋梁，藍(lán)牙、WiFi、ZigBee等主流通信技術(shù)在物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用中各有千秋，成為物聯(lián)網(wǎng)落地的強(qiáng)力支撐。

　　泰克“物聯(lián)網(wǎng)無線通信測試專題”，將由泰克專家分享藍(lán)牙、WiFi、ZigBee設(shè)計中的模塊選擇、EMI測試等關(guān)鍵設(shè)計與測試經(jīng)驗(yàn)，幫助眾多設(shè)計公司和工程師搞定設(shè)計難題。

　　選擇藍(lán)牙模塊：三個考慮因素

　　在為物聯(lián)網(wǎng)(IoT)設(shè)備或某些其他項(xiàng)目選擇藍(lán)牙或其他RF模塊時，您可能發(fā)現(xiàn)市場上可行的方案比你想象得要多得多。在正常情況下，模塊制造商或供應(yīng)商會根據(jù)傳輸速率、傳輸距離、頻段、認(rèn)證、包裝尺寸等對提供的數(shù)千個模塊分類。

　　全方位考慮固然很重要，但某些因素要更加關(guān)鍵。通過把最主要的重點(diǎn)放在傳輸速率、傳輸距離(或覆蓋范圍)和功耗上，您可以有效地縮小選擇范圍。對這些因素做出平衡取舍之后，在此基礎(chǔ)上選擇一個模塊，可以幫助您制訂直接影響最終用戶體驗(yàn)的決策。我們將快速考察這些參數(shù)，及其怎樣影響您的器件性能。

　　1)傳輸速率

　　傳輸速率或數(shù)據(jù)速率通常是設(shè)計人員和開發(fā)人員考慮的第一件事，因?yàn)樗鼤仁乖O(shè)計人員和開發(fā)人員考慮器件之間需要傳送的信息類型。例如，把高質(zhì)量音樂傳送到耳機(jī)所需的數(shù)據(jù)速率，與基本心跳監(jiān)護(hù)儀所需的數(shù)據(jù)速率就有著很大的差別。

　　在理論上，低能耗藍(lán)牙的傳輸速率不支持自己的最大帶寬(1 MHz)，因?yàn)榈湍芎乃{(lán)牙的重點(diǎn)是簡單的信息傳輸。如果以高速率傳輸數(shù)據(jù)，那么低能耗藍(lán)牙會消耗更大的功率，這和最初設(shè)計概念是矛盾的。如果需要高速傳輸，那么應(yīng)考慮速率更高的EDR藍(lán)牙或Wi-Fi。任何速率提高幾乎都不可避免地會消耗更多的功率。

　　2)功率類別和傳輸距離覆蓋范圍

　　在制造商和分銷商網(wǎng)站上，藍(lán)牙模塊是按類別劃分的，這里的類別是指功率類別。功率類別越高，傳輸所能到達(dá)的地方越遠(yuǎn)。與任何其他無線技術(shù)一樣，藍(lán)牙網(wǎng)絡(luò)的距離有限。傳輸距離隨不同版本變化。在同一版本中，支持的傳輸距離仍會隨著不同的功率類別變化。

　　實(shí)際信號傳輸距離隨著具體環(huán)境條件變化，如傳輸條件、材料、制造偏差、天線和電池。除藍(lán)牙標(biāo)準(zhǔn)中規(guī)定的要求外，設(shè)備還需要滿足本地政府頻譜法規(guī)機(jī)構(gòu)規(guī)定的功率要求。如需與這些要求有關(guān)的更多信息，請查看我們前面的博文。

　　3)功耗

　　功耗主要與傳輸速率和距離有關(guān)。由于藍(lán)牙設(shè)備一般是通過電池供電的，因此設(shè)備的工作電流/電壓是一個重要考慮因素，因?yàn)樗苯記Q定著充電時間和電池續(xù)航周期。

　　通過把模塊進(jìn)一步劃分成不同版本，藍(lán)牙SIG簡化了這一前期決策。藍(lán)牙技術(shù)版本分為經(jīng)典版本和低能耗(LE)版本。經(jīng)濟(jì)藍(lán)牙版本1、2和3是為數(shù)據(jù)傳輸速率優(yōu)化的。在經(jīng)典版本中，它分成基本速率(BR)、增強(qiáng)數(shù)據(jù)速率(EDR)和高速。低能耗藍(lán)牙則把更多的重點(diǎn)放在簡單的信息傳輸上，同時盡可能延長電子器件的續(xù)航時間。

　　除了這些分類之外，制造商會列出發(fā)送和接收電流和/或功率，主要用于模塊選擇中。如果您能夠測試預(yù)計的最終設(shè)備用途，那么您可以更簡便地評估模塊，在具體應(yīng)用中平衡各種因素。我們的功耗博文中進(jìn)一步介紹了這類測試。

　　找到適當(dāng)?shù)乃{(lán)牙模塊首先要平衡傳輸速率、傳輸距離和功耗。一旦縮小了選擇范圍，那么可以根據(jù)成本、空間和兼容能力進(jìn)一步縮小范圍。最后，預(yù)計您可以使用測試設(shè)備對模塊做一些評測。下載怎樣選擇藍(lán)牙模塊應(yīng)用指南，更詳細(xì)地了解這一測試。

　　確保藍(lán)牙設(shè)計通過EMI一致性測試

　　在支持藍(lán)牙的任何新型設(shè)備上市前，不管是完善的通信設(shè)備還是簡單的USB加密狗，它都必須滿足FCC制訂的嚴(yán)格的EMI輻射要求。

　　過去，設(shè)計人員一般要等到設(shè)計周期結(jié)束，才能把產(chǎn)品送到測試機(jī)構(gòu)，進(jìn)行正式的一致性測試。遺憾的是，更多的情況下，很多藍(lán)牙設(shè)計都不會一遍就過。幾次跑到測試機(jī)構(gòu)的成本會非常高，視不同的根本原因，很容易會導(dǎo)致工期延誤，不能按期完工。

　　一種好得多的方法是提前執(zhí)行預(yù)一致性檢查，從而可以識別和校正任何EMI問題。憑直覺，許多設(shè)計人員認(rèn)為他們沒有設(shè)備或?qū)I(yè)知識，來足以完成預(yù)一致性測試。

　　而現(xiàn)在，通過基于PC的現(xiàn)代頻譜分析軟件及泰克經(jīng)濟(jì)的基于USB的頻譜分析儀，如RSA306或RSA 500/600系列，執(zhí)行這些檢查變得輕松快捷。下面的視頻“藍(lán)牙器件基本EMI預(yù)一致性測試”說明了在實(shí)驗(yàn)室中怎樣使用泰克RSA607A實(shí)時頻譜分析儀，來執(zhí)行帶內(nèi)輻射和雜散信號測試。

　　預(yù)一致性測試具有重要意義，可以保證您在測試機(jī)構(gòu)通過EMI/EMC一致性測試。通過使用適當(dāng)?shù)脑O(shè)備，還可以簡便地執(zhí)行藍(lán)牙無線測試。觀看這個視頻，了解怎樣測試藍(lán)牙器件正確啟動和傳送信息。確保下載我們的RF信號電子指引，迅速識別您正在查找的信號。

　　本篇介紹了藍(lán)牙模塊的選擇和EMI預(yù)一致性測試，這是工程師在藍(lán)牙模塊設(shè)計時經(jīng)常面臨的問題，也是經(jīng)常令人頭疼的問題?？蛇x的方案比想象的要多得多，選擇重點(diǎn)要放在傳輸速率、傳輸距離(或覆蓋范圍)和功耗上，這樣可以有效地縮小選擇范圍。而EMI預(yù)一致性測試可以有效降低設(shè)計開發(fā)時間和成本。