可穿戴智能產(chǎn)品藍(lán)牙&WIFI射頻測(cè)試系統(tǒng)的分析

林德豐+梁永賢

摘 要：本文介紹了可穿戴智能產(chǎn)品的市場(chǎng)的發(fā)展及現(xiàn)狀，結(jié)合可穿戴智能產(chǎn)品的特點(diǎn)、規(guī)模來(lái)分析可穿戴智能產(chǎn)品藍(lán)牙&WIFI射頻測(cè)試系統(tǒng)的發(fā)展前景，重點(diǎn)介紹測(cè)試系統(tǒng)的組成，模塊的選擇，項(xiàng)目研究開(kāi)發(fā)的內(nèi)容、方法、技術(shù)路線。隨著可穿戴智能產(chǎn)品的高速發(fā)展，該檢驗(yàn)系統(tǒng)將起到不可缺少的作用。

關(guān)鍵詞：可穿戴智能產(chǎn)品 藍(lán)牙 WIFI

中圖分類號(hào)：TP393 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1674-098X（2017）07（c）-0143-02

到2016年12月為止，世界上可穿戴智能產(chǎn)品的領(lǐng)域，預(yù)計(jì)將增長(zhǎng)到80億美元。可穿戴智能產(chǎn)品的知名企業(yè)已經(jīng)開(kāi)始布局，搶先占領(lǐng)市場(chǎng)。在當(dāng)前之初的兩到三年，這是不顯眼的小規(guī)模市場(chǎng)，但在不久的三到五年內(nèi)，這一領(lǐng)域?qū)⒕喸斐鰺o(wú)法估計(jì)的價(jià)值。

預(yù)計(jì)到2018年將賣出不少于8500萬(wàn)臺(tái)可穿戴智能產(chǎn)品設(shè)備，而2012年僅為900萬(wàn)。隨著可穿戴智能產(chǎn)品設(shè)備多元化、多樣化，會(huì)有越來(lái)越多的消費(fèi)者接受可穿戴智能產(chǎn)品，這也讓商家看到了機(jī)遇，這一領(lǐng)域也將為商家創(chuàng)造無(wú)法估計(jì)的財(cái)富。

隨著可穿戴智能產(chǎn)品的高速發(fā)展，可穿戴智能產(chǎn)品藍(lán)牙&WIFI射頻測(cè)試系統(tǒng)的檢測(cè)也將會(huì)迎來(lái)一場(chǎng)高速發(fā)展，可以預(yù)測(cè)可穿戴智能產(chǎn)品的檢測(cè)前景一片光明。

1 目的意義

隨著可穿戴智能產(chǎn)品的快速發(fā)展，參與的商家越來(lái)越多，但商品原料安全、個(gè)人信息問(wèn)題、性能等方面還有待改善。目前，可穿戴智能設(shè)備行業(yè)正面臨著“量有余而質(zhì)不足”、“產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)缺失”、“監(jiān)管困難”的局面。面對(duì)這樣的形勢(shì)，籌建可穿戴智能產(chǎn)品藍(lán)牙&WIFI射頻測(cè)試系統(tǒng)，全面提升產(chǎn)業(yè)集群可穿戴智能產(chǎn)品企業(yè)的質(zhì)量研發(fā)能力和產(chǎn)品安全水平，服務(wù)于可穿戴智能產(chǎn)品集群的打造，完善可穿戴智能產(chǎn)品的監(jiān)管渠道，并推動(dòng)可穿戴智能產(chǎn)品行業(yè)健康可持續(xù)發(fā)展，成為社會(huì)各界的迫切要求。

可穿戴智能產(chǎn)品藍(lán)牙&WIFI射頻測(cè)試系統(tǒng)的建立有利于解決可穿戴智能產(chǎn)品性能、安全等各方面的問(wèn)題。

2 模塊分析

（1）首先來(lái)看看藍(lán)牙模塊和wifi模塊的標(biāo)準(zhǔn)

藍(lán)牙：工作在ISM2.4GHz公共頻段，使用的是FHSS方式，一般每秒鐘跳變1600次，將83.5MHz的頻帶劃分為79個(gè)頻帶信道，每個(gè)時(shí)刻只占1MHz的帶寬。WIFI：使用的協(xié)議是802.11標(biāo)準(zhǔn)，大部分802.11采用2.4GHz的ISM頻段，也有少數(shù)國(guó)家采用5GHz的ISM頻段。

然后看看傳輸速率藍(lán)牙：藍(lán)牙4.0速率理論峰值是25Mbps，支持1Mbps數(shù)據(jù)傳輸速率下的超短數(shù)據(jù)包。現(xiàn)在802.11.ac最高是500 Mbit/s，據(jù)說(shuō)未來(lái)的802.11.ad將達(dá)到Gbit/s的量級(jí)，當(dāng)然主要針對(duì)10+m的范圍（1km以內(nèi)）。WIFI：802.11n理論速率最高可達(dá)600Mbps，而目前業(yè)界主流為300Mbps。

（2）再看看傳輸?shù)木嚯x

藍(lán)牙：Bluetooth4.0傳輸距離可以達(dá)到50m，傳輸范圍100m。WIFI：802.11n路由器在空曠地帶的傳輸距離可以達(dá)到300m。再看看成本：成本的話藍(lán)牙遠(yuǎn)低于WIFI模塊。

（3）最后看看功耗

藍(lán)牙4.0僅使用了3個(gè)廣播通道，每次廣播時(shí)射頻的開(kāi)啟時(shí)間也由傳統(tǒng)的22.5ms減少到0.6～1.2ms。據(jù)測(cè)算，打開(kāi)藍(lán)牙初期電量消耗會(huì)增大20～30mA左右，

待機(jī)后恢復(fù)正常待機(jī)電流。藍(lán)牙建立連接瞬間：70mA左右。大數(shù)據(jù)傳輸：110～130mA左右。

WI-FI則聯(lián)盟表示，Wi-Fi直連設(shè)備可以支持WMM省電程序，可以將設(shè)備的供電時(shí)間延長(zhǎng)15%～40%。不同國(guó)家的WIFI發(fā)射功率標(biāo)準(zhǔn)不同，國(guó)內(nèi)標(biāo)準(zhǔn)是50MW。

所以可穿戴智能產(chǎn)品選擇藍(lán)牙或WIFI取決產(chǎn)品的分類和用途。

3 系統(tǒng)的組成

BT&WIFI獨(dú)立成一套系統(tǒng)。后續(xù)可以共用WIFI系統(tǒng)中的頻譜儀和模擬信號(hào)源，增加矢量信號(hào)源N5182B，并配置相應(yīng)模擬基站，控制單元、濾波器組等，擴(kuò)展GSM WCDMA LTE測(cè)試能力，GSM WCDMA LTE可另成一套系統(tǒng)。同時(shí)也方便后續(xù)能力拆分升級(jí)。

頻譜儀：歐盟CE標(biāo)準(zhǔn)要求只需要配置到12.75GHz的測(cè)試能力，但北美FCC標(biāo)準(zhǔn)中傳導(dǎo)雜散要求測(cè)試頻率范圍到主頻的10倍頻，最大到40GHz，考慮到5G WIFI以及LTE FCC測(cè)試，頻譜儀選用40GHz高端頻譜儀N9010A（Keysight），同時(shí)滿足了EN300 328 v1.8.1對(duì)像素點(diǎn)的要求。

按EN300 328 V1.81.標(biāo)準(zhǔn)對(duì)功率測(cè)試的要求，使用4*4功率量側(cè)探頭U2021XA和數(shù)據(jù)采集單元U2531A（Keysight），符合標(biāo)準(zhǔn)要求的大于1M 采樣率，RMS檢波方式以及MIMO天線的功率同步采集要求，配合JS軟件，實(shí)現(xiàn)功率的自動(dòng)化測(cè)量。功率探頭集成在JS0806-2控制箱內(nèi)，降低額外增減線纜和射頻接頭帶來(lái)的阻抗不匹配，降低系統(tǒng)不確定性。

矢量信號(hào)源采用Keysight 高端信號(hào)源N5182B，配合不同制式產(chǎn)品可以靈活選用不同模塊。

模擬信號(hào)源重點(diǎn)考慮測(cè)試頻率范圍，WIFI 產(chǎn)品測(cè)試只需要配置到6GHz，但LTE產(chǎn)品需要配置到20GHz，頻率范圍不能通過(guò)升級(jí)達(dá)成，因此需要從應(yīng)用的角度，配置該信號(hào)源的頻率范圍，本方案中，建議配置到20GHz，同時(shí)滿足了WIFI GSMWCDMA LTE 測(cè)試要求。

WIFI測(cè)試采用非信令測(cè)試方式，不需要配置模擬基站；GSM WCDMA LTE 采用信令測(cè)試，需要配置一臺(tái)模擬基站，本方案中模擬基站選用R&S CMW500，頻率范圍到6GHz，覆蓋了LTE全頻段，能支持LTE 2*2MIMO，并可擴(kuò)展升級(jí)載波聚合CArelease10要求。

3 項(xiàng)目研究開(kāi)發(fā)的內(nèi)容、方法、技術(shù)路線

3.1 具體研究開(kāi)發(fā)、開(kāi)拓內(nèi)容和重點(diǎn)解決方法、技術(shù)路線的難題

（1）組織相關(guān)技術(shù)人員對(duì)可穿戴智能產(chǎn)品藍(lán)牙&WIFI射頻測(cè)試系統(tǒng)進(jìn)行分析，組織相關(guān)技術(shù)人員認(rèn)真閱讀并核對(duì)標(biāo)準(zhǔn)檢驗(yàn)條款，及時(shí)跟進(jìn)有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)的發(fā)展情況，并根據(jù)相關(guān)要求提出要配置的設(shè)備。

（2）編制檢測(cè)流程和檢測(cè)規(guī)范。

（3）設(shè)備到位后，組織相關(guān)的培訓(xùn)工作，組織相關(guān)設(shè)備驗(yàn)收及標(biāo)準(zhǔn)認(rèn)可評(píng)審工作。

3.2 項(xiàng)目的特色和創(chuàng)新之處

為了提高智能可穿戴產(chǎn)品行業(yè)的總體質(zhì)量水平，服務(wù)經(jīng)濟(jì)、服務(wù)企業(yè)，我們以地方特色產(chǎn)業(yè)集群為依托，可穿戴智能產(chǎn)品藍(lán)牙&WIFI射頻測(cè)試系統(tǒng)。檢驗(yàn)系統(tǒng)將成為專門從事可穿戴智能產(chǎn)品藍(lán)牙&WIFI性能的檢驗(yàn)，為政府部門和企業(yè)對(duì)智能可穿戴產(chǎn)品質(zhì)量安全的監(jiān)管和產(chǎn)業(yè)鏈相關(guān)企業(yè)發(fā)展提供強(qiáng)有力的技術(shù)保障，為智能可穿戴產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)的完善提供有力的科研支撐，為智能可穿戴產(chǎn)品企業(yè)的生產(chǎn)、科研、信息收集和標(biāo)準(zhǔn)化工作提供一個(gè)高水平的檢測(cè)服務(wù)平臺(tái)，從而為智能可穿戴產(chǎn)品行業(yè)的快速健康發(fā)展發(fā)揮重要的作用。

3.3 要達(dá)到的技術(shù)、經(jīng)濟(jì)指標(biāo)及社會(huì)、經(jīng)濟(jì)效益

鑒于可穿戴智能產(chǎn)品的高速發(fā)展，并即將進(jìn)入爆發(fā)式快速增長(zhǎng)期，可穿戴智能產(chǎn)品藍(lán)牙&WIFI射頻測(cè)試系統(tǒng)將服務(wù)于眾多的可穿戴智能產(chǎn)品生產(chǎn)研發(fā)企業(yè)。該檢驗(yàn)系統(tǒng)，采用先進(jìn)檢測(cè)技術(shù)，發(fā)展新的檢測(cè)業(yè)務(wù)。

該檢驗(yàn)系統(tǒng)還將為可穿戴智能產(chǎn)品生產(chǎn)企業(yè)提供公共檢測(cè)平臺(tái)，有效降低企業(yè)的研發(fā)成本。而且使得電子及電磁兼容在安防產(chǎn)品的檢驗(yàn)?zāi)芰梢缘玫捷^大幅度的提高，可以完成相關(guān)產(chǎn)品的國(guó)標(biāo)、行標(biāo)或性能標(biāo)準(zhǔn)的全項(xiàng)目檢測(cè)。該項(xiàng)目的實(shí)施，將帶來(lái)明顯的經(jīng)濟(jì)和社會(huì)效益。

4 結(jié)語(yǔ)

隨著可穿戴智能產(chǎn)品設(shè)備多元化、多樣化，性能的提升和發(fā)展，可穿戴智能產(chǎn)品設(shè)備將進(jìn)入鵬飛的發(fā)展和搶占市場(chǎng)份額的局面。可穿戴智能產(chǎn)品藍(lán)牙&WIFI射頻測(cè)試系統(tǒng)將起到不可缺少的作用。

參考文獻(xiàn)

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