藍牙射頻技術(shù)淺析

標簽：合成器 藍牙無(wú)線(xiàn)技術(shù)

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

藍牙技術(shù)有以下特點(diǎn)：支持用戶(hù)在許多設備之間進(jìn)行無(wú)線(xiàn)數據交換及文件同步，使移動(dòng)電話(huà)、便攜式計算機以及各種便攜式通信設備之間在近距離內資源共享;支持非可視范圍內的通信與連接，且能在移動(dòng)中進(jìn)行無(wú)線(xiàn)連接和通信;支持無(wú)線(xiàn)設備到有線(xiàn)網(wǎng)絡(luò )之間的無(wú)線(xiàn)連接，只要連接到局域網(wǎng)的藍牙接入點(diǎn)，就可以實(shí)現有線(xiàn)局域網(wǎng)的無(wú)線(xiàn)數據連接;支持電路交換與分組交換，支持語(yǔ)音、數據和視頻信號傳輸。

藍牙無(wú)線(xiàn)技術(shù)采用的是一種擴展窄帶信號頻譜的數字編碼技術(shù)，通過(guò)編碼運算增加了發(fā)送比特的數量，擴大了使用的帶寬。藍牙使用跳頻方式來(lái)擴展頻譜。跳頻擴頻使得帶寬上信號的功率譜密度降低，從而大大提高了系統抗電磁干擾、抗串話(huà)干擾的能力，使得藍牙的無(wú)線(xiàn)數據傳輸更加可靠。

在頻帶和信道分配方面，藍牙系統一般工作在2.4GHz的ISM頻段。起始頻率為2.402GHz，終止頻率為2.480GHz，還在低端設置了2MHz的保護頻段，高端設置了3.5MHz的保護頻段。共享一個(gè)公共信道的所有藍牙單元形成一個(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。

藍牙具有以下的射頻收發(fā)特性。藍牙采用時(shí)分雙工傳輸方案，使用一個(gè)天線(xiàn)利用不同的時(shí)間間隔發(fā)送和接收信號，且在發(fā)送和接收信息中通過(guò)不斷改變傳輸方向來(lái)共用一個(gè)信道，實(shí)現全雙工傳輸;藍牙發(fā)射功率可分為3個(gè)級別：100mW、2.5mW和1mW。一般采用的發(fā)送功率為1mW，無(wú)線(xiàn)通信距離為10m，數據傳輸速率達1Mb/s。若采用新的藍牙2.0標準，發(fā)送功率為100mW，可使藍牙的通信距離達 100m，數據傳輸速率也達到10Mb/s。除此之外，藍牙標準還對收發(fā)過(guò)程的寄生輻射、射頻容限、干擾和帶外抑制等做了詳盡的規定，以保證數據傳輸的安全。

藍牙無(wú)線(xiàn)設備實(shí)現串行通信是通過(guò)無(wú)線(xiàn)射頻鏈接，利用藍牙模塊實(shí)現。藍牙模塊主要由無(wú)線(xiàn)收發(fā)單元、鏈路控制單元和鏈路管理及主機I/O這3個(gè)單元組成。就藍牙射頻模塊來(lái)說(shuō)，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)，從而使藍牙射頻模塊的結構都不盡相同。但就其基本原理來(lái)說(shuō)，藍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。

當射頻模塊在接收模式下時(shí)，信號由天線(xiàn)接收，經(jīng)過(guò)濾波器和收發(fā)控制開(kāi)關(guān)進(jìn)入接收模塊。接收模塊首先通過(guò)巴倫將從收發(fā)控制模塊傳來(lái)的不平衡信號轉為平衡信號(這樣可以得到較高的共模抑制比);然后通過(guò)一個(gè)低噪放大器將接收的微弱信號放大，最后在解調電路中與從合成器提供的本振信號作用，將載波信號解調輸出。

當射頻模塊在發(fā)送模式下，數據由基帶模塊輸入，在合成器中進(jìn)行載波調制，調制后的信號進(jìn)入發(fā)送模塊。在發(fā)送模塊中，收發(fā)控制線(xiàn)選通低噪放大器，將調制信號放大，并由巴倫轉為非平衡信號輸出至收發(fā)控制開(kāi)關(guān)。再由收發(fā)控制線(xiàn)選通至濾波器，通過(guò)天線(xiàn)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信號所需穩定的本振。在發(fā)送模式下，鎖相環(huán)路開(kāi)路，調制信號直接加載到VCO上對載波進(jìn)行調制。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。