藍(lán)牙信號(hào)實(shí)質(zhì)上是一種數(shù)字射頻信號(hào)，其主要特征不僅表現(xiàn)為占用一定的頻帶，而且更重要的屬性是對(duì)頻率的時(shí)間控制(有時(shí)是微秒、有時(shí)是數(shù)秒、數(shù)分甚至更長(zhǎng))。由于傳統(tǒng)測(cè)試儀器無法描述信號(hào)頻率隨時(shí)間的變化特征，因此產(chǎn)生了能夠通過觸發(fā)、捕獲和分析來反映當(dāng)前信號(hào)這種本質(zhì)特征的第三代無線信號(hào)分析儀—— 實(shí)時(shí)頻譜分析儀。

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　　5.1 實(shí)時(shí)頻譜儀

　　隨著數(shù)字射頻技術(shù)的發(fā)展，要求必須能捕獲并存儲(chǔ)一段時(shí)間的信號(hào)，并可反復(fù)回放，分析信號(hào)隨時(shí)間的變化。另外，隨著頻譜利用率不斷提高，干擾將來自更臨近的頻點(diǎn)，甚至同一頻率，這要求頻譜測(cè)試技術(shù)在發(fā)現(xiàn)和捕獲能力上實(shí)現(xiàn)本質(zhì)性的突破。實(shí)時(shí)頻譜儀的核心是基于快速傅里葉(FFT)的儀表，可以實(shí)時(shí)捕獲各種瞬態(tài)信號(hào)，同時(shí)在時(shí)域、頻域及調(diào)制域?qū)π盘?hào)進(jìn)行全面分析，滿足現(xiàn)代數(shù)字射頻信號(hào)測(cè)試的需求，圖4所示為簡(jiǎn)化的實(shí)時(shí)頻譜儀結(jié)構(gòu)圖。

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　　使用實(shí)時(shí)頻譜儀實(shí)時(shí)采集無縫捕獲信號(hào)時(shí)，三個(gè)條件(樣點(diǎn)、幀和塊)描述了存儲(chǔ)的數(shù)據(jù)層級(jí)。時(shí)域采集的信號(hào)通過FFT變換轉(zhuǎn)變到頻域，當(dāng)處理速度足夠快時(shí)就可以做到實(shí)時(shí)處理。數(shù)據(jù)層級(jí)的最低層是樣點(diǎn)，它代表著離散的時(shí)域數(shù)據(jù)點(diǎn)。幀由整數(shù)個(gè)連續(xù)樣點(diǎn)組成，是可以應(yīng)用快速傅里葉變換把時(shí)域數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換到頻域中的基本單位。在這一過程中，每個(gè)幀產(chǎn)生一個(gè)頻域頻譜。采集層級(jí)的最高層是塊，它由不同時(shí)間內(nèi)無縫捕獲的許多相鄰幀組成，如圖5所示。塊長(zhǎng)度(也稱為采集長(zhǎng)度)是一個(gè)連續(xù)采集表示的總時(shí)間。對(duì)塊內(nèi)部的所有幀，每個(gè)采集在時(shí)間上都是無縫的，但在塊之間不是無縫的。

　　在實(shí)時(shí)頻譜儀實(shí)時(shí)測(cè)量模式下，它無縫捕獲每個(gè)塊并存儲(chǔ)在內(nèi)存中。然后它使用DSP技術(shù)進(jìn)行后期處理，分析信號(hào)的頻率、時(shí)間和調(diào)制特點(diǎn)。顯然，快速傅里葉變換是實(shí)時(shí)頻譜分析儀的核心，可以認(rèn)為這是一種新型的、快速掃描的頻譜儀。

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　　5.2 藍(lán)牙跳頻信號(hào)測(cè)量

　　用實(shí)時(shí)頻譜儀測(cè)試藍(lán)牙跳頻信號(hào)時(shí)，無需激活測(cè)試模式和輸入各類有效載荷數(shù)據(jù);在運(yùn)行藍(lán)牙系統(tǒng)中，直接進(jìn)行射頻性能指標(biāo)和一致性等測(cè)試，提升了藍(lán)牙系統(tǒng)測(cè)試與認(rèn)證的水平，提高了測(cè)試工作效率。

　　5.2.1 跳頻信號(hào)的功率測(cè)量

　　當(dāng)其他條件一定時(shí)，接收機(jī)靈敏度一致時(shí)，通信距離與接收的功率就有對(duì)應(yīng)的關(guān)系;在跳頻情況下，每一跳的功率是否一致將直接影響每一跳的通信距離是否一致，需要對(duì)跳頻情況下測(cè)量每個(gè)跳頻點(diǎn)功率的一致性。由于實(shí)時(shí)頻譜儀具有實(shí)時(shí)捕獲和信號(hào)回放的功能，同時(shí)可以對(duì)捕獲的信號(hào)進(jìn)行逐點(diǎn)的射頻性能測(cè)量，可以滿足對(duì)每一個(gè)跳頻點(diǎn)功率測(cè)量的需要。

　　5.2.2 跳頻圖案的測(cè)量

　　在跳頻情況下，跳頻圖案是否按照設(shè)計(jì)的跳頻圖案進(jìn)行偽隨機(jī)跳變，將直接影響到跳頻系統(tǒng)的抗干擾性能和整個(gè)設(shè)計(jì)是否成功，所以需要對(duì)跳頻圖案進(jìn)行測(cè)試驗(yàn)證。實(shí)時(shí)頻譜儀的三維頻譜圖(時(shí)間、頻率和幅度)是觀測(cè)跳頻圖案的一種非常有效的方式，如圖6所示。由于頻率模板觸圖發(fā)功能的使用，可以使得工程師直接設(shè)定跳頻的起始點(diǎn)來捕獲跳頻信號(hào)觀測(cè)跳頻圖案，這樣就可以找到特定頻率位置的跳頻圖案。而對(duì)于傳統(tǒng)儀器只能隨機(jī)捕獲，很可能無法捕獲到關(guān)心的跳頻點(diǎn)位置的跳頻圖案。

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　　5.2.3 跳頻速率的測(cè)量

　　跳頻速率的測(cè)量，使用實(shí)時(shí)頻譜儀中調(diào)制域窗口或者三維頻譜圖進(jìn)行測(cè)量。用調(diào)制域窗口進(jìn)行測(cè)量，其橫軸為時(shí)間，縱軸為頻率;頻率跳變的點(diǎn)很清楚，用光標(biāo)測(cè)量時(shí)只要添加兩個(gè)光標(biāo)點(diǎn)就可以測(cè)出跳頻速率。

　　綜上所述，實(shí)時(shí)頻譜儀旨在迎接動(dòng)態(tài)數(shù)字射頻信號(hào)的相關(guān)測(cè)量挑戰(zhàn)，如WLAN和藍(lán)牙等突發(fā)分組傳輸。實(shí)時(shí)頻譜分析的基本概念是其能夠觸發(fā)RF信號(hào)，把時(shí)間同步的數(shù)據(jù)無縫捕獲到內(nèi)存中，然后在多個(gè)域中分析這些信號(hào)，進(jìn)而可靠地檢測(cè)和檢定隨時(shí)間變化的數(shù)字射頻信號(hào)。

　　6 結(jié)語

　　藍(lán)牙v1.2和v2.0采用復(fù)雜的數(shù)字射頻信號(hào)，可以用通信系統(tǒng)仿真軟件進(jìn)一步了解其工作原理。使用實(shí)時(shí)頻譜儀可以大大提升跳頻信號(hào)的測(cè)試水平，填補(bǔ)過去測(cè)試手段無法測(cè)量項(xiàng)目的空白，如：跳頻信號(hào)的功率測(cè)量等。據(jù)了解，美國(guó)國(guó)家儀器有限公司正在考慮研發(fā)虛擬實(shí)時(shí)頻譜儀。實(shí)時(shí)頻譜儀還能應(yīng)用于RFID 電子標(biāo)簽、W-CDMA和Zigbee等系統(tǒng)的測(cè)試領(lǐng)域，為數(shù)字射頻工程師提供了一個(gè)嶄新的、完全的和高效的測(cè)試方案。