在做蓝牙产品设计时，有时候会碰到通讯不良的问题。
出问题的原因有很多种，除了人品问题外，其它全是软硬件问题导致的。
本文通过应用实例讲解如何通过频谱仪分析蓝牙信号质量。
按如下几点进行讲解：
1、蓝牙信号质量的标准测试方法。
2、通过频谱仪的FM解调测试信号质量。
3、通过蓝牙广播信号测试信号质量。
4、蓝牙信号被干扰导致波形恶化实例对比。
1、蓝牙信号质量的标准测试方法。
一份蓝牙标准列举的射频发送和接收指标包含如下项目，相关测试涉及的细节比较多，这个不是本文重点，大家看看就好。
以上项目需要用到蓝牙综测仪，一颗蓝牙芯片必须通过上述测试后，才能够确保和其它蓝牙芯片实现通讯兼容。
下图为通过综测仪测试的蓝牙发射信号相关指标：
用综测仪测试确实很好，评估非常全面。
但此方法存在如下缺点：
1)首先得有一台综测仪。
2)产品需要进入测试模式，需要下载DTM测试程序。
3)需要和仪器通讯的连接线。
这时，我们得考虑有没有替代方案。
首先，我们所使用的芯片理论上都是经过BQB认证的，直白点讲就是这颗芯片一定是在某种硬件环境下可以正常通讯的。如果产品上碰到了问题，大概率还是产品设计本身存在某些问题导致的。
另外，你的目的只是找产品问题原因，并不是做蓝牙射频全功能测试。
所以，可以采用一种简单的方法，即通过频谱分析仪测试发射信号质量。
2、通过频谱仪的FM解调测试信号质量。
频谱仪较为普遍的测试方法就是设置中心频率和SPAN。得到如下的发射频谱图：
从这个图形可以大致了解信号的带宽，中心频率和发射功率，但是对信号质量的判断还是不够的。如果我们把这个信号进一步通过FM解调，就可以得到下面的波形：
通过此波形，可以看出产品发射信号的中心频率，调制频偏等指标，通过信号的清晰度和波形特征，就可以看出信号质量。
另外补充一点，我们看到的信号“0101”前导码的调制频偏会低一些，并没有达到±250KHz，原因是调制数据在做频偏调制前，会经过一个叫高斯滤波器的东西，“0101”码的速率比“0011”或“00001111”码的速率高，因此电压会衰减更多一些，调制的频偏也就小一些。下面两图分别是原始数据信号和经过高斯滤波器后的信号。
当然，加这个高斯滤波器并不是因为高斯是个天才，而是为了降低发射信号占用的信号带宽。
因为，带宽就是钱。
3、
通过蓝牙广播信号测试信号质量。由于蓝牙信号是跳频工作模式，而广播信道则是固定的3个频率，因此，可以通过广播信道解调评估信号质量。下图为广播信道频点分布。
解调一个射频信号时需要设置触发方式，而外部触发则是比较常用的一种方式。
有些芯片在发射时，发射的放大器PA供电会打开，用此信号做外部触发是一种比较容易实现的方式。
但是如果芯片无此设计（比如PA设计为片内供电，无管脚引出。这时，如果你和软件工程师关系好，也可以请他/她帮忙改改代码，发射广播信号之前拉高GPIO做触发使用）。
但是，还有一种工程师，属于比较懒的那种。既不想在产品上焊线，也不想麻烦软件工程师。应该如何设置触发模式？
恰好此时，你有两台频谱仪，则可以很好的解决这个问题，可以用一台频谱仪产生触发信号，一台频谱仪解调信号。
如何提取触发信号？
如下，设置信号中心频率，同时把SPAN设置为0Hz，这样就可以得到一个PVT的波形如下：
（SPAN=0为什么能够得到触发信号，可以浏览之前的一篇文章）
通过仪器后面的TRIG OUT，可以得到和发射信号相关的时域波形如下：
此时域信号连接到另一台带FM解调的频谱仪的TRIG IN，作为外部触发信号，这样就可以在蓝牙广播时同步触发信号解调。解调波形如下：
对比两台频谱仪的波形可以看出，发射信号时间都是190us。
仪器的连接示意图如下：
4、蓝牙信号被干扰导致波形恶化实例对比。
在产品设计中，DCDC的开关频率信号走线、芯片接地走线等设计都可能导致通讯不良，下面的图片分别展示了正常波形、1M开关频率干扰、500KHz开关频率干扰和接地不良的解调波形对比。
下图为无干扰的解调波形：
下图为1MHz的开关频率信号导致的发射波形恶化
下图为500KHz的开关信号导致的发射波形恶化
下图为芯片接地走线不良导致的发射波形恶化
可以看出，若LAYOUT设计不良，会导致信号质量恶化，通讯成功率下降。
如果你也碰到了一些蓝牙调试方面的硬件问题，欢迎在评论区留言。
总结：
1.遇到蓝牙产品通讯不良时，通过解调的发射信号质量可以迅速判断问题。
2.除了蓝牙综测仪可用于分析信号质量外，带FM解调功能的频谱仪也可以。
3.通过设置频谱仪的SPAN=0，可以得到和发射信号同步的触发电平信号。
4.通过硬件实例可以明显看出硬件设计导致的信号波形恶化情况，迅速定位问题原因。
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