罗德与施瓦茨培训资料之蓝牙技术原理与测试

电子工程专辑我们生活在一个幻想与现实辉映、科技与人文交织、个体与整体相融、隐私与透明平衡的空间里。

在万物互联的世界，一切趋向足够出色，且性能完美的可穿戴设备，已然一步步实现在我们的身边。

可穿戴设备通常被定义为物联网技术最直接的落地应用之一，随着创新技术的不断发展，可穿戴设备的形态日趋多样化，带动了整个物联网产业链的商业化延伸，而低功耗蓝牙(BLE)又是可穿戴设备中应用最广泛的无线连接技术。

过去十年间，相关用例从连接电脑外围设备扩展到与可穿戴设备进行全面通信和更多其他应用。

最新版Bluetooth®规范(5.0、5.1、5.2)进一步涵盖了IoT 领域的更多应用。

相较经典蓝牙，BLE在保持同等通信范围的同时，显著降低功耗和成本，是将不同传感器、外围设备和控制设备连接在一起的理想选择。

从智能家居、智慧城市、智能工业等领域，BLE给人类提供了一个无限可能的智能生活场景，在我们身边曾经简朴、分割的一切，现在都开始连接，并且变得智能。

无可否认，在低功耗蓝牙技术的发展和推动下，"人机交互"，甚至"人机共生"将成为我们当下和未来生活的常态。

由于低功耗蓝牙智能设备越发强调外形紧凑小巧与高集成度，对其测试测量的方法也因此有了更高的标准，而空口测试(OTA)当仁不让的将获得更多的关注。

但为了优化测试程序，所有方法优势互补才是最佳选择。

蓝牙联盟 (Bluetooth SIG) 通过认证流程的各种测试用例确保设备具备协同工作的能力，以及在其交换中具有合格的质量和性能，完成声明后方可获得蓝牙标签进入市场。

让我们先来先来认识一下针对低功耗蓝牙的几种测试方法：直接测试模式直接测试模式(DTM-Direct Test Mode)是一种用于低功耗蓝牙射频性能测试的模式，也是蓝牙核心规范的一部分，任何符合蓝牙核心规范的芯片都能进行DTM测试。

DTM通过测试仪器直接连接蓝牙设备控制接口，执行测试项目，自动完成和蓝牙模块之间的交互命令和蓝牙参数设定，DTM可以用于研发、预认证和一致性生产之中，是目前符合BlueSig 规范的蓝牙低功耗测试方法。

蓝牙技术原理与测试(中文)蓝牙技术原理与测试摘要蓝牙技术的基本原理蓝牙技术的定义和特点蓝牙技术是一种基于无线电频率的短距离通信技术，它由瑞典爱立信公司于1994年提出，后来由多家公司组成的蓝牙特殊兴趣小组（B luetooth Special InterestGroup，简称SIG）共同制定和维护标准。

蓝牙技术的主要特点如下：低功耗：蓝牙技术采用了一种称为频率跳变（Frequency Hopping SpreadSpectrum，简称FHSS）的扩频技术，它可以在2.4GHz的工业、科学和医疗（Industrial, Scientific andMedical，简称ISM）频段内随机跳变79个频道，每一个频道占用1MHz的带宽。

这样可以减少干扰和信号衰减，提高通信效率和可靠性，同时也降低了功耗。

低成本：蓝牙技术使用了一种单片集成电路（System onChip，简称SoC），它将微处理器、射频收发器、基带处理器、存储器和接口等功能集成在一个芯片上。

这样可以降低硬件成本和复杂度，提高集成度和可移植性。

高安全性：蓝牙技术提供了多种安全机制，包括配对（Pring）、认证（Authentication）、加密（Encryption）和授权（Authorizati on）等。

配对是指两个设备之间建立一个惟一的信任关系，通过交换一个共享密钥来实现。

认证是指验证两个设备之间是否存在配对关系，通过比较设备地址和密钥来实现。

加密是指对通信数据进行加密和解密，通过使用密钥和算法来实现。

授权是指控制两个设备之间可以进行哪些服务或者操作，通过用户或者设备的设置来实现。

易于使用：蓝牙技术支持即插即用（Plug andPlay）和自动发现（AutomaticDiscovery）等功能。

即插即用是指用户无需安装任何驱动程序或者软件，只需将蓝牙设备连接到电源或者其他设备上，就可以自动启动并工作。

自动发现是指蓝牙设备可以自动搜索周围的其他蓝牙设备，并显示其名称、类型和服务等信息。

蓝牙测试原理蓝牙技术是一种无线通信技术，它可以在短距离内实现设备之间的数据传输。

蓝牙测试是确保蓝牙设备正常工作的重要环节，它涉及到蓝牙的传输距离、传输速率、功耗、连接稳定性等多个方面。

本文将介绍蓝牙测试的原理及相关知识。

首先，蓝牙测试的原理是基于蓝牙技术的工作原理。

蓝牙技术采用短距离无线通信，使用2.4GHz的ISM频段，采用频率跳跃扩频技术，可以实现设备之间的稳定连接。

在蓝牙测试中，需要对蓝牙设备的发射功率、接收灵敏度、频率偏移、蓝牙协议栈等进行检测和验证，以确保设备在不同环境下的正常工作。

其次，蓝牙测试涉及到多个方面的内容。

在蓝牙测试中，需要对蓝牙设备的传输距离进行测试，以确定设备在不同距离下的传输性能。

同时，还需要测试蓝牙设备的传输速率，包括数据传输速率和响应速度等。

此外，蓝牙测试还需要对设备的功耗进行测试，以验证设备在不同工作状态下的电池消耗情况。

另外，连接稳定性也是蓝牙测试的重点内容之一，需要测试设备在复杂环境下的连接稳定性和抗干扰能力。

此外，蓝牙测试还需要使用专业的测试设备和工具。

在蓝牙测试中，通常会使用蓝牙测试仪、频谱分析仪、信号发生器等专业设备，以对蓝牙设备进行全面的测试和验证。

同时，还需要使用蓝牙测试软件对测试结果进行分析和处理，以得出准确的测试结论。

总之，蓝牙测试是确保蓝牙设备正常工作的重要环节，它涉及到蓝牙技术的工作原理、传输距离、传输速率、功耗、连接稳定性等多个方面。

在蓝牙测试中，需要对蓝牙设备进行全面的测试和验证，以确保设备在不同环境下的正常工作。

为了进行蓝牙测试，需要使用专业的测试设备和工具，并结合蓝牙测试软件对测试结果进行分析和处理。

通过蓝牙测试，可以及时发现和解决蓝牙设备中的问题，提高设备的性能和稳定性，为用户提供更好的使用体验。

蓝牙测试原理蓝牙技术作为一种无线通信技术，已经被广泛应用于各种设备中，如手机、耳机、音箱、智能家居等。

而对于蓝牙产品的测试工作则显得尤为重要，只有通过严格的测试，才能确保产品的质量和性能达到标准要求。

本文将介绍蓝牙测试的原理和相关知识。

首先，蓝牙测试的原理主要包括蓝牙技术的基本原理和测试方法。

蓝牙技术是一种短距离无线通信技术，其工作频段在2.4GHz左右，采用频率跳跃技术，可以有效避免与其他无线设备的干扰。

在蓝牙测试中，需要对蓝牙产品进行功耗测试、传输速率测试、覆盖范围测试、连接稳定性测试等多个方面的测试项目，以确保产品在不同场景下的稳定性和性能。

其次，蓝牙测试的方法主要包括硬件测试和软件测试两种方式。

硬件测试主要是通过专业的测试仪器对蓝牙产品的物理特性进行测试，如功耗、发射功率、接收灵敏度等。

而软件测试则是通过测试软件对蓝牙产品的功能进行验证，如蓝牙连接的稳定性、数据传输的可靠性等。

通过这两种测试方法的综合应用，可以全面评估蓝牙产品的性能和质量。

除此之外，蓝牙测试还需要考虑到不同的测试环境和场景。

由于蓝牙产品通常在不同的使用场景下工作，如室内、室外、移动环境等，因此在测试过程中需要考虑到这些因素对产品性能的影响，以保证产品在不同环境下的稳定性和可靠性。

总的来说，蓝牙测试的原理是基于蓝牙技术的工作原理和测试方法，通过硬件测试和软件测试的综合应用，以及考虑不同的测试环境和场景，来评估蓝牙产品的性能和质量。

只有通过严格的测试，才能确保蓝牙产品在实际使用中能够稳定可靠地工作，满足用户的需求。

在实际的蓝牙测试工作中，需要根据产品的特点和要求，选择合适的测试方法和测试方案，确保测试结果的准确性和可靠性。

同时，也需要关注蓝牙技术的最新发展和标准变化，及时更新测试方法和工具，以适应不断变化的市场需求。

总之，蓝牙测试是保证蓝牙产品质量和性能的重要手段，只有通过严格的测试，才能确保产品能够稳定可靠地工作，满足用户的需求。

《信息通信技术与政策》2019年5月第5期罗德与施瓦茨技术专栏七七七七七七七七七七七七七七七七七七七七七七七七七七七七七七七七七七七七七七七七七七七七七七七七七七罗德与施瓦茨技术专栏1引言2019年1月28日，蓝牙联盟正式公布了蓝牙5.0的下一代演进标准蓝牙5.1技术，这也结束了人们对于蓝牙5.0之后下一代蓝牙标准名字的猜测。

蓝牙5.1标准同5.0标准相比更多的是对蓝牙5.0技术的特性增强，如为了改善连接的效率而增强了GATT 缓存机制，带来更多点对点应用的周期广播同步传输技术，为了避免数据包干扰而引进的新一代随机信道广播。

从这个角度来看，蓝牙5.1技术更多的是对蓝牙5.0技术的修订、补充和增强。

不过，蓝牙5.1技术引入的最新的特性是新体制定位技术。

目前的版本可以基于蓝牙实现10m 级别的定位，但是蓝牙联盟也看到了高精度定位，特别是厘米级定位可能产生的巨大市场。

2Bluetooth 5.1标准特性以及测试方案当前的蓝牙近距离传感方案和定位技术目前使用信号强度来进行距离估计，蓝牙最新的核心规范5.1版本提供的新的定位特性可以对蓝牙发射信号的方向进行定位。

这个新特性提供两种不同的方法来对蓝牙发射机信号的角度进行高分辨的判定，分别为离开角（AoD ）和到达角（AoA ）。

这两种技术需要至少发送或接收的一方使用天线阵列技术，如果天线阵列在接收端的，则使用AoA 方法；如果天线阵列在发射端，则使用AoD 方法（见图1）。

当前的蓝牙5.1增加的定位功能其实尚未全部完善，但是确实一个重要的开端，后续蓝牙规范会定义相应的Profile 来支持用户高精度、可兼容的定位系统，例如实时定位（RTLS ）和室内定位（IPS ）。

蓝牙5.1的定位方法基于天线端口的IQ 采样来进行相位测量，在AoA 方法中，同一时刻会对一根接收天线的信号进行IQ 采样，根据不同的天线设计会按照一定的顺序对天线阵列进行采样来计算定位。

采样数据会通过HCI 接口传递给上层协议栈，而协议栈本身会根据一定的算法来进行两者之间的角度计算。

蓝牙原理讲解及信令测试流程（使用CMW500设备）一、经典蓝牙讲解（Bluetooth Classic）：蓝牙设备通常由主机以及蓝牙控制器构成，两者均通过主机控制接口(HCI)通信。

蓝牙协议栈和应用都在主机上运行。

蓝牙控制器则提供基带操作。

经典蓝牙Bluetooth Classic用于：使用低数据率(BR)的传统操作使用更快传输速度(EDR)的操作蓝牙79个RF信道可用于数据传输，每个信道都具有1 MHz 间隔并且位于2.4 GHz ISM 频段。

信道之间的跳频可防止干扰周围的无线信号。

在自适应跳频模式下，不使用阻隔信道。

BR 调制使用高斯频移键控(GFSK)，总数据率为1 Mbit/s。

EDR 则通过使用π/4-DQPSK (2 Mbit/s) 和8DPSK (3 Mbit/s) 相移键控，数据率进一步增强二、低功耗蓝牙讲解（BLE）Bluetooth Low Energy (LE)用于表示能耗低于Bluetooth Classic 的设备。

BLE优势：提高功率管理效率，能耗最高节约60%远程覆盖，有效范围最高增加四倍传输速度翻倍Low energy 设备使用40个RF信道，每个信道都具有2 MHz 间隔并且位于2.4 GHz ISM 频段。

这些信道被分成三个专用广告信道，其余37 个则作为数据和辅助广告信道。

在广告模式下，这些信道以类似信标的方式传输低数据率信息。

数据信道上的实际数据连接可以理解为支持自适应跳频模式的经典微微网。

微微网由定义时钟的主设备以及最多七个从设备构成。

针对未编码数据包的GFSK 调制得到最高2 Mbit/s 的总数据率，且调制指数介于0.45 至0.55。

相应的可选稳定调制指数则介于0.495 至0.505。

对于远程操作，编码数据包可实现最高500 kbit/s 的总数据率三、蓝牙基础框架四、蓝牙射频主要测试内容：经典蓝牙测试内容（最高蓝牙5.0）BLE蓝牙测试内容（最高蓝牙5.0）五、CMW500设备界面配置：(一)用于建立Bluetooth Classic 连接的测试模式设置设备连接：(二)设置Bluetooth Low Energy 的DTM连接参数低功耗蓝牙直接测试连接示意图：(三)建立连接，启动测试：1.蓝牙信令测试1)发射测试发射测试，进入多项评估界面提供所有发射测量的概览。

蓝牙技术原理与测试(中文)蓝牙技术原理与测试摘要关键词蓝牙技术；原理；测试一、蓝牙技术的定义和特点1.1 蓝牙技术的定义蓝牙（Bluetooth）是一种无线通信技术，它可以在短距离内实现不同设备之间的数据交换。

蓝牙技术是由爱立信公司于1994年提出的，后来由多家公司组成的蓝牙特殊兴趣小组（Bluetooth Special Interest Group，简称SIG）共同制定了蓝牙的标准和规范。

1.2 蓝牙技术的特点- 低功耗：蓝牙技术采用了一种称为频率跳变（Frequency Hopping）的通信方式，它可以在不同的频率上进行数据传输，从而减少干扰和功耗。

- 低成本：蓝牙技术使用了一种称为集成电路（Integrated Circuit，简称IC）的芯片，它可以将蓝牙的收发器、控制器和处理器集成在一起，从而降低了成本和体积。

-兼容性：蓝牙技术遵循了一套统一的协议栈和接口标准，它可以与不同厂商和不同类型的设备进行互联和互通。

-安全性：蓝牙技术采用了一种称为加密（Encryption）的技术，它可以对数据进行加密和解密，从而保证数据的安全性和隐私性。

二、蓝牙技术的分类和协议栈2.1 蓝牙技术的分类- 蓝牙经典（BluetoothClassic）：这是最早的一种蓝牙技术，它使用了2.4GHz的工业科学医疗（Industrial, Scientific andMedical，简称ISM）频段，它可以提供最高3Mbps的传输速率和最远10 0米的传输距离。

- 蓝牙高速（Bluetooth HighSpeed）：这是一种基于无线局域网（Wireless Local AreaNetwork，简称WLAN）的蓝牙技术，它使用了5GHz的ISM频段，它可以提供最高24Mbps的传输速率和最远10米的传输距离。

- 蓝牙低功耗（Bluetooth LowEnergy）：这是一种专为低功耗设备设计的蓝牙技术，它使用了2.4GH z的ISM频段，它可以提供最高1Mbps的传输速率和最远50米的传输距离。

蓝牙技术原理与测试(中文)蓝牙技术原理与测试摘要关键词蓝牙技术；原理；测试一、蓝牙技术的定义和特点1.1 蓝牙技术的定义蓝牙技术（BluetoothTechnology）是一种无线通信技术，它可以在短距离内实现不同设备之间的数据交换。

蓝牙技术是由瑞典电信设备创造商爱立信（Ericsso n）于1994年提出的，其名称来源于丹麦国王哈拉尔·布拉坦（Harald Bluetooth），他曾经统一了丹麦和挪威。

蓝牙技术的标志是由两个符号组成，分别代表哈拉尔·布拉坦的名字的首字母H和B。

1.2 蓝牙技术的特点低功耗：蓝牙技术使用了一种称为频率跳变（Frequency Hopping）的通信方式，它可以在不同的频率之间快速切换，从而减少干扰和功耗。

低成本：蓝牙技术使用了一种称为集成电路（Integrated Circuit）的芯片，它可以将所有的功能集成在一个小型的芯片上，从而降低了成本和体积。

兼容性：蓝牙技术遵循了一套统一的标准和协议，它可以实现不同厂商和不同类型的设备之间的互联互通。

安全性：蓝牙技术使用了一种称为加密（Encryption）的方法，它可以对传输的数据进行加密和解密，从而保证数据的安全性。

二、蓝牙技术的分类和协议栈2.1 蓝牙技术的分类类别1（Class1）：功率为100毫瓦（mW），传输距离为100米（m）。

类别2（Class2）：功率为2.5毫瓦（mW），传输距离为10米（m）。

类别3（Class 3）：功率为1毫瓦（mW），传输距离为1米（m）。

2.2 蓝牙技术的协议栈物理层（PhysicalLayer）：负责蓝牙设备之间的无线信号的发送和接收，使用了2.4GHz 的工业、科学和医疗（ISM）频段，采用了频率跳变的通信方式。

链路层（LinkLayer）：负责蓝牙设备之间的连接管理，包括建立连接、维持连接、断开连接等，使用了一种称为逻辑链路控制和适配协议（Logical Link Control and AdaptationProtocol，L2CAP）的子层，它可以对上层的数据进行分段和重组，以适应不同的传输速率和帧大小。

蓝牙音频产品的测试方案作者：陈伟来源：《信息通信技术与政策》 2018年第9期编者按：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。

蓝牙技术知识点一、知识概述《蓝牙技术》①基本定义: 蓝牙技术呢，简单来说就是一种短距离的无线通信技术，能让各种电子设备之间轻松地进行数据传输，就好比是给设备之间搭建了一座无形的短距离通信小桥梁。

②重要程度: 在现代电子设备领域那可相当重要。

咱现在好多设备都有蓝牙功能，像手机与蓝牙耳机、手机与蓝牙音箱的连接都靠它，它让设备连接摆脱了那些复杂的线缆，使用起来更方便，在物联网发展里也起了很大的推动作用。

③前置知识: 首先得对无线电波有个基本概念，知道设备之间是通过发送和接收某种信号来通信的。

再一点就是对数据传输要有个大概了解，比如什么是传输数据之类的。

④应用价值: 应用场景可太多了。

我自己就经常用蓝牙，拿手机连接我的蓝牙耳机在路上听歌，在办公室用手机蓝牙连蓝牙音箱，特别方便。

它还能用于汽车上，把手机和汽车多媒体系统连接起来方便接打电话或者播放音乐。

甚至有些医疗设备也靠蓝牙传输数据。

二、知识体系①知识图谱: 在通信技术这个大范畴里，蓝牙技术算是一种比较独特的短距离无线通信分支。

它与WiFi啊，NFC啊，这些技术共同组成了设备连接的网络。

②关联知识: 和无线通信原理关联紧密，像无线电频率分配这些知识都是有关联的。

并且和设备兼容性知识也有关，毕竟不同设备的蓝牙功能得匹配才能正常工作。

③重难点分析: 掌握难度不算特别大。

重点就是蓝牙的连接原理以及不同蓝牙版本之间的差异。

有时候可能会对蓝牙的安全机制有点迷惑，这就是关键点之一，毕竟要保证数据传输安全。

④考点分析: 在电子设备相关专业的考试里，可能会考查蓝牙的工作频段、传输距离、蓝牙的配对方式等。

一般会以选择题或者简答题的形式出现，比如让你列出蓝牙一个主要特点之类的。

三、详细讲解【理论概念类】①概念辨析: 蓝牙技术的核心概念就是利用特定频段的无线电波进行短距离内设备间的数据交换。

比如说，当你的手机要连接蓝牙耳机的时候，手机先发出蓝牙信号在周围找，蓝牙耳机接收到这个信号后就和手机建立连接。

蓝牙技术原理与测试(中文)蓝牙技术原理与测试摘要关键词蓝牙；原理；测试一、蓝牙技术概述1.1 蓝牙技术的定义蓝牙（Bluetooth）是一种无线通信技术，它可以在短距离内实现不同设备之间的数据交换。

蓝牙技术使用了2.4GHz的工业、科学和医疗（ISM）频段，它可以兼容多种无线网络标准，如无线局域网（WLAN ）、无线个域网（WPAN）、无线传感器网络（WSN）等。

1.2 蓝牙技术的特点低功耗：蓝牙技术采用了一种称为频率跳变（Frequency Hopping）的通信方式，它可以有效地避免干扰和信号衰减，从而降低了功耗。

低成本：蓝牙技术使用了一种称为集成电路（IC）的芯片，它可以将所有的功能集成在一个小型的芯片上，从而降低了成本。

易用性：蓝牙技术支持即插即用（Plug andPlay）和自动连接（AutomaticConnection）的功能，它可以使用户无需进行复杂的配置和设置，就可以实现设备之间的通信。

安全性：蓝牙技术提供了多种安全机制，如身份认证（Authentic ation）、加密（Encryption）、授权（Authorization）等，它可以保护用户的隐私和数据安全。

1.3 蓝牙技术的分类经典蓝牙（ClassicBluetooth）：经典蓝牙是最早出现的一种蓝牙技术，它支持语音和数据传输，其传输速率为1Mbps，功率等级为100mW。

高速蓝牙（Bluetooth HighSpeed）：高速蓝牙是一种基于无线局域网（WLAN）的蓝牙技术，它支持高速数据传输，其传输速率可达24Mbps，功率等级为10mW。

低功耗蓝牙（Bluetooth LowEnergy）：低功耗蓝牙是一种专为低功耗设备设计的蓝牙技术，它支持简单数据传输，其传输速率为1Mbps，功率等级为1mW。

智能就绪蓝牙（Bluetooth SmartReady）：智能就绪蓝牙是一种兼容经典蓝牙和低功耗蓝牙的蓝牙技术，它可以根据不同的应用场景自动切换传输模式，其传输速率和功率等级与经典蓝牙和低功耗蓝牙相同。