根据蓝牙技术联盟(SIG)相关规定,蓝牙使用IEEE802.15协议,采用分散式网络结构以及快跳频和短包技术,支持点对点及点对多点通信,工作在通用的2.4GHz ISM频段。蓝牙的初衷就是短距离传输信号,传输距离小于10米,但随着技术的发展,SIG在2010年中期推出了蓝牙4.0的标准,其有效传输距离理论上可达到100米,100米指的是以蓝牙发射端为圆点半径为一百米的一个球状范围,但根据测试来看,在空旷无障碍的环境下,蓝牙4.0有效距离是70.36m--93.4m之间。蓝牙4.0虽然比传统蓝牙距离提高了近10倍,但还是没有办法满足远距离1000米以上的需求。所以要设计远距离的蓝牙模块,用通常蓝牙模块简单设计方式(蓝牙芯片 FLASH 普通陶瓷天线或PCB微带天线)是不可行的,必须要在普通设计电路的基础上加入开关控制电路、功放电路以及滤波电路等,同时程序要对这些电路进行合理控制,才能到达到远距离稳定通信的要求,由此可见这部分是远距离蓝牙模块设计的关键,如下重点对此部分的设计做详细介绍。

RF开关芯片的选择,因为从蓝牙芯片的RF端出来只有一条射频线路,接收和发送的信号按分时复用的方式都经过该线路,而要使蓝牙模块能够传输更远的距离,只需要对发送信号加以方大,但同时接收信号不能有影响,所以必须选用一个带宽要达到2.5G以上,损耗小,开关时间短的高效率RF开关芯片;经过比较发现SkyWorks 公司的GaAs 集成 SPDT开关芯片AS179-92是一款非常适合的芯片,该芯片插入损耗为0.4db,上升下降时间为 10ns,带宽从300 kHz–3 GHz,主要用于WIFI和蓝牙RF部分。

功放芯片的选择,蓝牙模块的传输距离取决于内部功放功率的大小,要达到远距传输,必须要选一款增益在20DB以上,功率在20dBm (20 dBm = 100mw 2.4 Ghz无线局域网标准)以上的放大器,同时要满足蓝牙传输的带宽(2.40 GHz2.48GHz)的要求。经过比较发现Advanced Micro Devices RF5189 放大器比较适合;RF5189 增益在25DB,功率在30dBm,且增益可以通过VREG引脚电压控制,在本设计中VREG电压通过I/O口控制开关,来达到调节电压的目的,从而使RF5189增益可调。RF5189在2.412GHz~2.482GHz频段增益变化幅度约为0.6dB,线性度较高。由于RF5189片内集成了输入输出端口的匹配电路与RF隔直电容,所以RF5189输入输出端直接加特性阻抗为50Ω的传输线进行信号的传输。

复制新窗口打开立即咨询