藍(lán)牙射頻技術(shù)淺析

標(biāo)簽：合成器 藍(lán)牙無線技術(shù)

藍(lán)牙作為一種新的短距離無線通信技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，具有廣泛的應(yīng)用前景，正受到全球各界的廣泛關(guān)注。新興的藍(lán)牙技術(shù)已從萌芽期進(jìn)入了發(fā)展期，盡管和其他短距離無線技術(shù)相比(如：IEEE802.11b、HomeRF、IrDA)，藍(lán)牙技術(shù)的優(yōu)勢(shì)還存在很大的爭(zhēng)議。但是，趨于成熟的藍(lán)牙產(chǎn)品進(jìn)入市場(chǎng)仍是必然的趨勢(shì)。

藍(lán)牙技術(shù)有以下特點(diǎn)：支持用戶在許多設(shè)備之間進(jìn)行無線數(shù)據(jù)交換及文件同步，使移動(dòng)電話、便攜式計(jì)算機(jī)以及各種便攜式通信設(shè)備之間在近距離內(nèi)資源共享;支持非可視范圍內(nèi)的通信與連接，且能在移動(dòng)中進(jìn)行無線連接和通信;支持無線設(shè)備到有線網(wǎng)絡(luò)之間的無線連接，只要連接到局域網(wǎng)的藍(lán)牙接入點(diǎn)，就可以實(shí)現(xiàn)有線局域網(wǎng)的無線數(shù)據(jù)連接;支持電路交換與分組交換，支持語音、數(shù)據(jù)和視頻信號(hào)傳輸。

藍(lán)牙無線技術(shù)采用的是一種擴(kuò)展窄帶信號(hào)頻譜的數(shù)字編碼技術(shù)，通過編碼運(yùn)算增加了發(fā)送比特的數(shù)量，擴(kuò)大了使用的帶寬。藍(lán)牙使用跳頻方式來擴(kuò)展頻譜。跳頻擴(kuò)頻使得帶寬上信號(hào)的功率譜密度降低，從而大大提高了系統(tǒng)抗電磁干擾、抗串話干擾的能力，使得藍(lán)牙的無線數(shù)據(jù)傳輸更加可靠。

在頻帶和信道分配方面，藍(lán)牙系統(tǒng)一般工作在2.4GHz的ISM頻段。起始頻率為2.402GHz，終止頻率為2.480GHz，還在低端設(shè)置了2MHz的保護(hù)頻段，高端設(shè)置了3.5MHz的保護(hù)頻段。共享一個(gè)公共信道的所有藍(lán)牙單元形成一個(gè)微網(wǎng)，每個(gè)微網(wǎng)最多可以有8個(gè)藍(lán)牙單元。在微網(wǎng)中，同一信道的各單元的時(shí)鐘和跳頻均保持同步。

藍(lán)牙具有以下的射頻收發(fā)特性。藍(lán)牙采用時(shí)分雙工傳輸方案，使用一個(gè)天線利用不同的時(shí)間間隔發(fā)送和接收信號(hào)，且在發(fā)送和接收信息中通過不斷改變傳輸方向來共用一個(gè)信道，實(shí)現(xiàn)全雙工傳輸;藍(lán)牙發(fā)射功率可分為3個(gè)級(jí)別：100mW、2.5mW和1mW。一般采用的發(fā)送功率為1mW，無線通信距離為10m，數(shù)據(jù)傳輸速率達(dá)1Mb/s。若采用新的藍(lán)牙2.0標(biāo)準(zhǔn)，發(fā)送功率為100mW，可使藍(lán)牙的通信距離達(dá) 100m，數(shù)據(jù)傳輸速率也達(dá)到10Mb/s。除此之外，藍(lán)牙標(biāo)準(zhǔn)還對(duì)收發(fā)過程的寄生輻射、射頻容限、干擾和帶外抑制等做了詳盡的規(guī)定，以保證數(shù)據(jù)傳輸?shù)陌踩?/p>

藍(lán)牙無線設(shè)備實(shí)現(xiàn)串行通信是通過無線射頻鏈接，利用藍(lán)牙模塊實(shí)現(xiàn)。藍(lán)牙模塊主要由無線收發(fā)單元、鏈路控制單元和鏈路管理及主機(jī)I/O這3個(gè)單元組成。就藍(lán)牙射頻模塊來說，為了在提高收發(fā)性能的同時(shí)減小器件的體積和成本，各公司都采用了自己特有的一些技術(shù)，從而使藍(lán)牙射頻模塊的結(jié)構(gòu)都不盡相同。但就其基本原理來說，藍(lán)牙射頻模塊一般由接收模塊、發(fā)送模塊和合成器這三個(gè)模塊組成。

當(dāng)射頻模塊在接收模式下時(shí)，信號(hào)由天線接收，經(jīng)過濾波器和收發(fā)控制開關(guān)進(jìn)入接收模塊。接收模塊首先通過巴倫將從收發(fā)控制模塊傳來的不平衡信號(hào)轉(zhuǎn)為平衡信號(hào)(這樣可以得到較高的共模抑制比);然后通過一個(gè)低噪放大器將接收的微弱信號(hào)放大，最后在解調(diào)電路中與從合成器提供的本振信號(hào)作用，將載波信號(hào)解調(diào)輸出。

當(dāng)射頻模塊在發(fā)送模式下，數(shù)據(jù)由基帶模塊輸入，在合成器中進(jìn)行載波調(diào)制，調(diào)制后的信號(hào)進(jìn)入發(fā)送模塊。在發(fā)送模塊中，收發(fā)控制線選通低噪放大器，將調(diào)制信號(hào)放大，并由巴倫轉(zhuǎn)為非平衡信號(hào)輸出至收發(fā)控制開關(guān)。再由收發(fā)控制線選通至濾波器，通過天線向外發(fā)送。

合成器是收發(fā)模塊中最關(guān)鍵的部分。合成器在頻道選擇和接收模式時(shí)采用鎖相環(huán)技術(shù)。在接收模式下，鎖相環(huán)路閉合，用于提供接收模塊解調(diào)信號(hào)所需穩(wěn)定的本振。在發(fā)送模式下，鎖相環(huán)路開路，調(diào)制信號(hào)直接加載到VCO上對(duì)載波進(jìn)行調(diào)制。此時(shí)載波頻率由環(huán)路濾波器輸出電壓保持。通常合成器的工作頻率僅為發(fā)射頻率的一半，以減少與射頻放大器的耦合。