蓝牙電(diàn)路设计注意事项

2020-03-19

以下是一些蓝牙電(diàn)路设计注意事项和一般经验法则：

使用(yòng)认证的模块

1.如果要将Bluetooth集成到产品中并且资源有(yǒu)限，请考虑使用(yòng)经过预先认证的，完全包含的模块，以帮助加快電(diàn)路设计速度和上市时间。最终可(kě)能(néng)会增加一点成本，但通常可(kě)以避免天線(xiàn)放置/设计和EMI敏感性引起的一些麻烦。

当今市场上有(yǒu)几种价格合理(lǐ)的经过认证的模块，其中大多(duō)数都集成了小(xiǎo)型ARM处理(lǐ)器，例如Microchip的RN4020或RN4870或Silicon Labs的BT121或BGM113。将处理(lǐ)器安装在板上可(kě)以使其具有(yǒu)更大的灵活性和功能(néng)，例如，除了其蓝牙堆栈外，还可(kě)以通过GPIO，SPI，I2C，PWM等控制简单的外围设备。

检查你的蓝牙设备选择

2.确保你為(wèi)该应用(yòng)程序选择了合适的蓝牙设备，并且天線(xiàn)的尺寸和调整也适当。

如果你要使用(yòng)一个简单的信标应用(yòng)程序，而该应用(yòng)程序只需要在短时间突发/间隔内发布位置或数据，则可(kě)以使用(yòng)具有(yǒu)较低功能(néng)和外围设备的低功耗（蓝牙低功耗或BLE）经济高效的解决方案以节省机载房地产和最终成本。

如果你正在寻找更高吞吐量，音频流或数据交换蓝牙应用(yòng)程序的更多(duō)产品，那么你可(kě)能(néng)需要具有(yǒu)更高发射功率，更高接收灵敏度和更快数据速率的产品（尽管会降低数据传输速度）速率通常有(yǒu)助于较大程度地减少丢包）。

如果你正在寻找一种多(duō)合一芯片，请考虑使用(yòng)包含功能(néng)强大或辅助处理(lǐ)器的芯片组，这些处理(lǐ)器包括可(kě)用(yòng)的UART，SPI，I2C，PWM，ADC，DAC和GPIO引脚。

如果你要处理(lǐ)的内容严重依赖RSSI读数，请确保其RSSI监视器具有(yǒu)足够的dB分(fēn)辨率。

分(fēn)离或去除铜信号和高能(néng)成分(fēn)

3.在蓝牙芯片组或模块中进行電(diàn)路设计时，请使天線(xiàn)區(qū)域完全遠(yuǎn)离附近的铜信号或承载大量能(néng)量的组件（尤其是经过升压或降压转换器切换的電(diàn)源路径）。

这还包括使區(qū)域（和板层）没有(yǒu)平面和多(duō)边形倾倒。大多(duō)数蓝牙芯片组制造商(shāng)将提供在PCB设计期间应严格遵循的布局指南。如果要手动布置天線(xiàn)區(qū)域，请适当使用(yòng)接地平面，以在输入端保持良好的带宽，并确保為(wèi)调谐元件留出足够的空间（印刷和陶瓷天線(xiàn)需要接地平面）。

使用(yòng)接地線(xiàn)迹过孔来防止PCB边缘不必要的辐射，因為(wèi)它可(kě)能(néng)会穿透附近的Bluetooth信号。如果可(kě)以，请尝试针对蓝牙设备及其天線(xiàn)所在位置优化板的形状，将其保持在边缘并遠(yuǎn)离附近的组件和信号。如果使用(yòng)音频等基于模拟的信号，请确保模拟和数字接地层分(fēn)开。

屏蔽電(diàn)子器件（当然不是天線(xiàn)）始终是一个好主意，以防止交叉耦合并使噪声最小(xiǎo)化。

電(diàn)源注意事项

4.确保為(wèi)Bluetooth模块或芯片供電(diàn)的导轨干净，并在需要时使用(yòng)旁路（1.0 uF）和去耦電(diàn)容器（0.1uF和10nF）。还可(kě)以在電(diàn)源轨上使用(yòng)铁氧體(tǐ)磁珠进入電(diàn)路板的蓝牙區(qū)域，以抑制高频噪声。

工具与分(fēn)析

5.如果要设计天線(xiàn)區(qū)域，请确保你具有(yǒu)适当的设备（例如网络分(fēn)析仪）来分(fēn)析和调整匹配的网络，或者考虑将電(diàn)路设计发送给第三方RF测试实验室。

考虑现实障碍

6.在蓝牙连接过程中，会导致阻塞或失谐的因素有(yǒu)很(hěn)多(duō)种，包括附近的人，金属化物(wù)體(tǐ)，智能(néng)手机/平板電(diàn)脑，计算机，操作设备在同一ISM频段上，例如微波炉或WLAN技术，電(diàn)源，无線(xiàn)RF视频，办公照明和家用(yòng)電(diàn)话。

即使在近距离（1-2米）配对时，它也极易受到信号丢失的影响。如果此类情况影响信号质量的风险更高，请选择功率更高的设备，并以较慢的速度运行以较大程度地减少数据包丢失。或者，如果電(diàn)子设备位于外壳内部，请确保金属化材料最小(xiǎo)化，并且遠(yuǎn)离BLE模块。蓝牙信号强度和距离之间的关系不是線(xiàn)性关系。实际上，它是非常非線(xiàn)性的，并且根据周围环境有(yǒu)些不可(kě)预测，但是确实遵循一般模式（如下所示）。

总结
无论你是设计小(xiǎo)型電(diàn)路，简单的Beacon模块，还是设计数据流，耗電(diàn)的蓝牙集線(xiàn)器，遵循这些注意事项都可(kě)以在電(diàn)路设计的测试/实施阶段為(wèi)你省去很(hěn)多(duō)麻烦。随着蓝牙PCB组件的扩展，现在是将无線(xiàn)通信和控制整合到产品中的激动人心的时刻，而未来只会带来更小(xiǎo)，更快，更便宜和更强大的蓝牙组件。