一种测试ISM频段通信产品性能的系统及测试方法

技术领域

本发明涉及一种测试通信产品性能的系统及测试方法。

背景技术

目前工作于ISM频段的无线标准主要有Wi-Fi、蓝牙和ZigBee等。其中蓝牙使用的是跳频扩频的射频调制方法；Wi-Fi中的802.11a/802.11g和802.15.4(与上层网络层相结合时称作ZigBee)使用的是直接序列扩频的射频调制方法；802.11b采用跳频扩频和直接序列扩频两种射频调制方法。上述所有方法都工作于全球通用的ISM频段(即2.4～2.483GHz)。除此之外，很多芯片厂商推出了工作于2.4GHz的无线通信芯片，如：北欧的NORDIC公司推出了一款内置了无线收发器nRF2401和增强型8051内核的nRF24e1芯片。这些芯片的工作频段与上述三种无线标准重合，因此如果不采取必要的措施，采用这些芯片的产品之间、产品与符合三种无线标准的产品之间势必会产生干扰，从而导致产品现场工作性能显著下降。

目前采用的解决干扰问题的方法主要有两种：第一种方法是在已知产品使用现场电磁环境的条件下，为不同的产品划分不同的频段。下面介绍802.11b、蓝牙、ZigBee三种无线标准所采用的具体频段：采用直接序列扩频的802.11b每个通道的带宽为22MHz，所以在2.4～2.483GHz的频段内允许同时采用三个均匀分布的通道而不互相重叠，每个接入点(AP)使用的通道需要手动配置，客户端会搜索所有通道中的可用接入点；蓝牙采用跳频扩频将2.4GHz频段划分成79个1MHz的通道，蓝牙设备以伪随机码方式在这79个通道间每秒跳1600次；ZigBee在2.4GHzISM频段中定义了16个通道，每通道宽3MHz，通道中心间隔为5MHz，相邻信道间留有2MHz的频率间隔；通过上述内容可以看出：可以在2.4GHz～2.483GHz范围合理安排802.11b、蓝牙、ZigBee三种无线产品的工作频段，使它们之间不会产生干扰。第二种方法是充分利用各种标准的协议内容进行干扰控制；比如：Wi-Fi的客户端在侦听到信道忙的情况下，会进行随机退避，然后再次聆听此信道，如果空闲则准备发射信号，如果信道一直繁忙，则寻找位于其他通道上的其他接入点；蓝牙设备采用自适应跳频模式来解决不同蓝牙微网之间、蓝牙设备与Wi-Fi之间的干扰问题。

但是，上述两种解决干扰问题的方法都具有一定的局限性，首先由于ISM频段产品被广泛采用，产品应用现场可能存在其他未知频点的ISM频段产品；其次利用标准的协议内容进行干扰控制需要产品的接收机确定RSSI(接收信号强度指示)，这只有在产品被放置到现场才能被接收机测得，测试准确度较低；另外，目前的ISM频段产品价格低廉，因此，对每一产品均进行灵敏度、抗干扰能力的性能单独测试，成本过高。

发明内容

本发明是为了解决现有测试ISM频段通信产品性能的方法的测试准确度低的问题，从而提供一种测试ISM频段通信产品性能的系统及测试方法。

一种测试ISM频段通信产品性能的系统，它包括参考发射机、一号多路开关、可调衰减器、固定衰减器、合路器、干扰信号源、分路器、参考接收机、二号多路开关和示波器，待测通信产品包括N个待测发射机和N个待测接收机，所述N个待测发射机信号发射端和参考发射机信号发射端通过一号多路开关逐一或同时与可调衰减器的信号输入端连接，可调衰减器的衰减信号输出端与固定衰减器的衰减信号输入端连接；固定衰减器的固定衰减信号输出端与合路器的固定衰减信号输入端连接；干扰信号源的干扰信号输出端与合路器的干扰信号输入端连接；合路器的信号输出端与分路器的信号输入端连接；分路器的多个信号输出端分别和N个待测接收机的信号接收端、参考接收机的信号接收端连接；N个待测接收机的信号输出端与参考接收机的信号输出端通过二号多路开关逐一与示波器的信号输入端连接；N个待测发射机和参考发射机与一号多路开关之间均通过等长的射频信号传输线连接；N个待测接收机和参考接收机与二号多路开关之间均通过等长的数字信号传输线连接；N为正整数。

基于上述系统的ISM频段通信产品性能的测试方法，它由以下步骤实现：

步骤一、使参考发射机和参考接收机处于工作状态，在常温条件下，采用功率计测试参考发射机的发射信号功率；在参考发射机接入链路、N个待测发射机断开、参考接收机接入链路、N个待测接收机断开的状态下，将可调衰减器的衰减量调为零，采用功率计测试参考接收机的接收信号功率；

将参考发射机的发射信号功率与参考接收机的接收信号功率做差，获得参考发射机和参考接收机之间的链路损耗值，所述链路损耗值中包括可调衰减器的链路损耗值；

由于N个待测发射机和参考发射机与一号多路开关之间射频传输线长度相等；N个待测接收机和参考接收机与二号多路开关之间的射频传输线长度相等；因此，当N个待测发射机和N个待测接收机接入链路时，任一待测发射机与任一待测接收机之间的链路损耗值均相等，且均等于参考发射机和参考接收机之间的链路损耗值，将所述链路损耗值称为基本损耗值；

步骤二、使所有的待测发射机和待测接收机、示波器和干扰信号源处于工作状态，在参考发射机接入链路、N个待测发射机断开、参考接收机接入链路、N个待测接收机断开的状态下，调节可调衰减器的数值，使通过示波器观测到的参考接收机处于灵敏度状态，所述灵敏度为能够进行正确解调的最小信号强度值；此时可调衰减器的衰减值与步骤一获得的基本损耗值之和即为链路的总损耗；

采用步骤一获得的参考发射机的发射功率减去链路总损耗，获得参考接收机的灵敏度，称为基准灵敏度；

步骤三、在参考发射机接入链路、N个待测发射机断开、N个待测接收机接入链路、参考接收机断开的状态下，调节可调衰减器，并通过二号多路开关逐一将每一个待测接收机接入链路中，测得各待测接收机的灵敏度；

将获得的各待测接收机的灵敏度分别与步骤二获得的基准灵敏度比较，并分别判断各待测接收机的灵敏度与基准灵敏度的差值是否在预设的误差范围之内，如果判断为否，则对应的待测接收机的灵敏度不合格；如果判断结果为是，则对应的待测接收机的灵敏度合格，执行步骤四；

步骤四、待测ISM频段通信产品的发射功率检测：在参考接收机接入链路、N个待测接收机断开、N个待测发射机断开、参考发射机接入链路的状态下，调节可调衰减器，使参考接收机处于灵敏度状态，此时的可调衰减器的衰减值称为基准衰减值，然后通过一号多路开关逐一将N个待测发射机接入链路，分别测试使参考接收机处于灵敏度状态时的可调衰减器的衰减值，通过比较各发射机与参考发射机的在可调衰减器上的基准衰减值，确定各待测发射机的输出功率，并分别判断各待测发射机的输出功率与参考发射机的输出功率差值是否在预设的误差范围之内，如果判断结果为否，则对应的待测发射机的发射功率不合格；如果判断结果为是，则对应的待测发射机的发射功率合格，执行步骤五；

步骤五、待测ISM频段通信产品的抗同频干扰性能检测：在参考接收机和N个待测接收机接入链路、N个待测发射机断开、参考发射机接入链路的状态下，采用干扰信号源分别发射Wi-Fi频点、蓝牙频点和ZigBee频点的信号，测量参考接收机在Wi-Fi频点、蓝牙频点和ZigBee频点下的接收误码率，并在同样条件下，测量N个待测接收机在Wi-Fi频点、蓝牙频点和ZigBee频点下的接收误码率，判断各待测接收机的误码率与参考接收机之间的误码率的差值是否在预设的误差值之内，如果判断结果为否，则对应的待测接收机的抗同频干扰性能不合格；如果判断结果为是，则对应的待测接收机的抗同频干扰性能合格，则执行步骤六；

步骤六、待测ISM频段通信产品的抗多址干扰性能检测：在N个发射机和参考发射机同时接入合路器、N个接收机和参考接收机同时接入分路器的状态下，

如果链路中接入的发射机和参考发射机采用码分多址的方式，且为直接序列扩频时，则将N个发射机和参考发射机分配不同的扩频码；

如果链路中接入的发射机和参考发射机采用码分多址的方式，且为跳频时，则将N个发射机和参考发射机分配不同的跳频图案；

如果链路中接入的发射机和参考发射机采用频分多址方式，则将N个发射机和参考发射机分配不同的频段；

如果链路中接入的发射机和参考发射机采用时分多址系统，则将N个发射机和参考发射机分配不同的时隙；

调节可调衰减器，在不同的可调衰减器衰减值条件下，通过控制一号多路开关和二号多路开关，分别测量参考接收机接收参考发射机的发射信号和各发射机的发射信号的误码率，并将所述误码率作为接收机误码率标准；

通过控制一号多路开关和二号多路开关，分别测量各待测接收机接收参考发射机的发射信号和各发射机的发射信号的误码率；并分别将获得的误码率与对应的接收机误码率标准进行比较，如果比较结果超出预设的误差范围，则对应的待测接收机的抗多址干扰性能不合格；如果判断结果为是，则对应的待测接收机的抗多址干扰性能合格，执行步骤七；

步骤七、待测ISM频段通信产品的耐高低温性能检测：在+60℃和-40℃条件下分别执行一次步骤二至步骤七，并判断是否出现灵敏度不合格的待测接收机、发射功率不合格的待测发射机、抗同频干扰性能不合格的待测接收机或抗多址干扰性能不合格的待测接收机，如果判断结果为是，则该待测ISM频段通信产品的耐高低温性能不合格；如果判断结果为否，则则该待测ISM频段通信产品的耐高低温性能合格，然后执行步骤八；

步骤八、判断待测ISM频段通信产品是否为双工通信产品，如果判断结果为是，则将参考发射机与参考接收机的位置互换，将N个待测发射机和N个待测接收机的位置互换，重复执行一次步骤一至步骤七后，完成对待测ISM频段通信产品的性能检测；如果判断结果为否，则完成对待测ISM频段通信产品的性能检测。

步骤一中所述参考发射机和参考接收机的选定方法为：

它包括非双工通信的参考发射机和参考接收机选定方法和双工通信的参考发射机和参考接收机选定方法，所述非双工通信的参考发射机和参考接收机选定方法为：

步骤A1、选择一台非双工通信的发射机和一台非双工通信的接收机，在常温、+60℃和-40℃三种温度下对该台发射机的发射功率和该台接收机的接收机灵敏度进行测试，并判断测试结果是否满足预定的指标要求，如果判断结果为是，则将该台发射机作为参考发射机，将该台接收机作为参考接收机，结束非双工通信的参考发射机和非双工通信的参考接收机的选定；如果判断结果为否，则执行步骤A2；

步骤A2、重新选择一台非双工通信的发射机和一台非双工通信的接收机，并返回步骤A1；

双工通信的发射机选定方法为：

步骤B1、选择双工通信的一台发射机和双工通信的一台接收机，在常温、+60℃和-40℃三种温度下对该台发射机的发射功率和该台接收机的接收机灵敏度进行测试，并判断测试结果是否满足预定的指标要求，如果判断结果为是，则执行步骤B2；如果判断结果为否，则执行步骤B3；

步骤B2、调换该台发射机和该台接收机位置，并在常温、+60℃和-40℃三种温度下对该台发射机的发射功率和该台接收机的接收机灵敏度进行测试，并判断测试结果是否满足预定的指标要求，如果判断结果为是，则将该台发射机作为参考发射机，将该台接收机作为参考接收机，结束双工通信的参考发射机和双工通信的参考接收机的选定；如果判断结果为否，则执行步骤B3；

步骤B3、重新选择一台双工通信的发射机和一台双工通信的接收机，并返回步骤B1。

有益效果：本发明通过测试ISM频段通信产品中待测接收机的灵敏度、待测发射机的发射功率、待测接收机的抗同频干扰性能、待测接收机的抗多址干扰性能以及待测产品的耐高低温性能，实现对该待测ISM频段通信产品的性能检测，测试准确度高。并且本发明适用于批量测试ISM频段通信产品。

附图说明

图1是本发明系统的结构示意图。