淺談藍牙技術

關鍵字 :藍牙

 藍牙(BT)都較熟悉,但射頻技術很多都沒有明白什麼意思?簡單的介紹下他們的關係,讓想了解射頻技術的朋友更清楚。

 1 藍牙(BT)介紹:

藍牙(BT)是一種支持設備短距離通信(一般10m內)的無線電射頻技術,能在包括移動電話、無線耳機、筆記本電腦、相關外設等眾多設備之間進行無線信息交換。利用藍牙(BT)技術,能夠有效地簡化移動通信終端設備之間的通信,也能夠成功地簡化設備與因特網Internet之間的通信,藍牙(BT)無線射頻技術,使用頻段是2.4GHz。

藍牙(BT)在共享一個公共信道的一個頻段,在頻段中,同一信道的各單元的時鐘和跳頻技術均保持同步;射頻技術基於此協議的網絡是對頻段,每一個設備都是相對獨立的,任何一個設備離開網絡都不會影響到網絡上其他設備的正常工作。藍牙(BT)是一種無線技術標準,可實現短距離數據交換。


  2 什麼是藍牙(BT)技術的工作原理呢?

    1)藍牙(BT)設備工作於ISM頻段,通常是在2.402GHz至2.48GHz之間的79個信道上運行。它使用稱為0.5BT高斯頻移鍵控(GFSK)的數字頻率調製技術實現彼此間的通信。也就是說把載波上移157kHz代表“1”,下移157kHz代表“0”,速率為100萬符號(或比特)/秒,然後用“0.5”將數據濾波器的-3dB帶寬設定在500kHz,這樣可以限制射頻占用的頻譜。

    2  )  藍牙(BT)傳導功率發射功率; 兩個設備間通過時分復用(TDD)方式通信,發送器和接收器在相隔時段中交替傳送,即一個挨著另一個傳送,此外還採用了一種極快的跳頻技術(1,600跳/秒),以便在擁擠波段中提高鏈路可靠性。因此可靠性是最基本的要求。然後實現通訊。-3dB帶寬設定在500kHz,這樣可以限制射頻占用的頻譜。

常用的功率為class2.主要應用在短距離。比如,耳機。比如筆記本。比如音響等;

   3)藍牙(BT)又分為三種模式:

    基本型和數據型EDR(Enhanced Data Rate):BR/EDR型是以點對點網絡拓撲結構創建一對一設備通信;

    低功耗型BLE(Bluetooh Low Energy):BLE型則使用點對點(一對一)、廣播(一對多)和mesh(多對多)等多種網絡拓撲結構。


  3 藍牙(BT)應用領域

射頻技術比較廣,BT只是其中之一。現在,科技越來越快的發展,會繼續拓展!


 BT應用場景:

   1) 汽車領域

將BT功能應用到車載免提系統中,是最典型的汽車BT應用技術。利用手機作為網關,打開手機BT與車載免提系統,只要手機在距離車載免提系統的10米之內,都可以自動連接,控制車內的麥克風與音響系統,從而實現雙向通話在汽車領域的應用。

   2).BT應用於工業生產領域

BT 技術在數控工具機中的應用,主要體現於無線監控方面,利用BT技術安裝相應的監控設施,為數控工具機用戶生產提供方便,同時也維護了數控工具機生產的安全。技術人員根據攜帶BT監控設備,隨時監控與管理工具機運行,發現數控工具機生產問題及時治理。

   3). 醫藥領域

以BT傳輸設備為依託,將醫院診斷結果及時輸送到存儲器中。BT聽診器的應用以及BT傳輸本身耗電量較低,傳輸速度更加快速,所以利用電子裝置及時傳輸診斷結果,提高醫院診斷效率,確保診斷結果數據準確性。

 



射頻功率輸出,我們可以分為三個等級:

(1)Class 1

Class 1輸出功率為1mW (0dBm)~100mW (20dBm),支持100m傳輸距離,為達到最大範圍,功率控制是強制。

(2)Class 2

Class 2輸出功率為0.25mW (-6dBm)~2.5mW (4dBm),功率控制可選,正常情況下1mW(0dBm)支持10m傳輸距離,只要發射功率能超過0dBm就是屬於Class 2的範圍,但是如果超過4dBm的話,那就是Class 1。

(3)Class 3

Class 3輸出功率為≤ 1mW (0dBm),支持1m傳輸距離。輸出功率最低,Class 3類設備由於其覆蓋距離非常有限,所以不常見。


靈敏度:

在一般情況下,RX靈敏度為90-96dBm左右;主要和它的速率有很大的關係。其次就是藍牙天線:藍牙天線分為很多種類型,常用的類型有:

藍牙FPC 天線

藍牙PCB天線:

 藍牙陶瓷天線:

藍牙鐳雕天線等等:



最後就藍牙的天線和環境面積高度,等有很大的關係,藍牙天線在使用過程中,不僅要考慮天線本身的性能還要考慮天線的環境是否滿足天線的要求,高度是否也能滿足天線的要求。不僅滿足要求,還要保證天線的增益和效率,VSWR也是否滿足要求等等。



   4 藍牙layout設計注意事項:

使用過程中會存在一些斷斷續續的通話或者信號不穩定的問題。或者在使用中延時比較大的問題。對以上的問題,我們進行深入分析。

首先,我們在前期需要layout的時候,需要射頻工程師的指導,指導layout 工程師在走線的時候,進行避讓或者進行隔離,確保射頻的性能不受電源線,數據型,信號線等干擾。

其實就是要做50歐的射頻阻抗控制,尤其是在發板的時候,提前給板廠進行說明,說明做阻抗控制,確保我們在射頻電路調試的時候,儘量接近50阻抗。

打板回來以後,我們進行SMT射頻貼片的時候,要選用藍牙晶片認證過的射頻物料進行SMT貼片,尤其是開關,濾波器,等射頻器件。確保在測試傳導的過程中,出現射頻輸出功率不穩定等情況。貼片OK。我們進行傳導功率和靈敏度的驗證。

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