【经验】低功耗蓝牙之四大PCB板载天线设计方式
一直以来，无论是智能手机，还是笔记本电脑，亦或是平板电脑，蓝牙都是智能设备的标配。随着移动互联网的发展，现在涌现出大量的智能可穿戴设备，而支撑这些应用的发展不仅需要移动软件支持，同样也需要无线传感技术的支持，蓝牙依然是无线连接的首选通信方式。
蓝牙技术，就是这中间最重要的一环。不仅要求通讯灵敏度，还需要小型化，更需要低功耗，更重要的是要低成本。
Bluetooth 4.0版本的出现，解决了这些问题，它包含Bluetooth Smart（低功耗）功能，具有以下特点：
1）能耗低
2）成本低
3）标准纽扣电池能让设备运行数年
4）多供应商互操作性
5）增强射程
世强代理的瑞萨电子便推出有蓝牙BLE产品，其中RL78/G1D BLE SOC较受工程师青睐，其拥有RL78超低功耗内核，其发送电流4.3mA，接收电流仅3.5mA，低功耗使得电池寿命延长；此外，其内部集成了DC-DC、32.768kHz晶振以及Balun电路，因此在电路设计时无需外挂控制MCU，EEPROM及专用电路；也正因其高集成特性，外围器件少，从而节约BOM成本。由此可见RL78/G1D满足当代智能设备蓝牙无线连接所需。
在硬件设计中，天线设计是比较有讲究，常用的低成本设计方式是PCB板载天线设计方式，但PCB板载天线在实际中应该如何设计，才能达到很好的收发效果呢？以下有四种蓝牙天线设计可供参考：
蓝牙天线设计之倒F型天线：
倒F型天线的天线体可以为线状或者片状，当使用介电常数较高的绝缘材料时还可以缩小蓝牙天线尺寸。作为板载天线的一种，倒F型天线设计成本低但增加了一定体积，在实际应用中是最常见的一种。天线一般放置在PCB顶层，铺地一般放在顶层并位于天线附近，但天线周围务必不能放置地，周围应是净空区。如下图：
图1：倒F型天线设计示意图
蓝牙天线设计之曲流型天线设计：
曲流型天线的长度比较难确定。长度一般比四分之一波长稍长，其长度由其几何拓扑空间及敷地区决定。曲流型天线一般是PCB封装，即板载天线。和倒F型一样，天线一般放置在PCB顶层，铺地一般放在顶层并位于天线附近，但天线周围务必不能放置地，周围应是净空区。如图2，图3：
图2：曲流型天线设计示意图1
图3：曲流型天线设计示意图2
注：天线长度计算公式：
天线的长度（米）=（300/f）*0.25*0.96
其中f表示频率（MHz），0.96为波长缩短率
蓝牙天线长度约为 300/2.4G*0.25*0.96 大约为31mm
蓝牙天线设计之陶瓷天线设计：
陶瓷天线是另外一种适合于蓝牙装置使用的小型化天线。陶瓷天线的种类分为块状陶瓷天线和多层陶瓷天线。由于陶瓷本身介电常数较PCB电路板高，所以使用陶瓷天线能有效缩小天线尺寸，在介电损耗方面，陶瓷介质也比PCB电路板的介电损失小，所以非常适合低耗电率的的蓝牙模块中使用。在 PCB设计时，天线周围要净空就可以了，特别注意不能敷铜。如下图：
图4：陶瓷天线设计示意图
蓝牙天线设计之2.4G棒状天线设计：
2.4G棒状蓝牙天线体积大，但传输距离要强于其他天线。在PCB设计时，天线周围也和上述的三种天线设计一样要净空。如下图：
图5：2.4G棒状天线设计示意图
关于蓝牙天线设计的其它相关注意点：
1）天线的信号（频率大于400MHz以上）容易受到衰减，因此天线与附近的地的距离至少要大于三倍的线宽。
2）对于微带线与带状线来说，特征阻抗与板层的厚度、线宽、过孔以及板材的介电常数相关。
3）过孔会产生寄生电感，高频信号对此会产生非常大的衰减，所以走射频线的时候尽量不要有过孔。
相关技术文档：
RENESAS MCU RL78/G1D系列数据手册 详情>>>
Renesas RL78/G1D模式天线设计指南（R01AN3134EJ0101） 详情>>>
- |
- +1 赞 0
- 收藏
- 评论 294
本网站所有内容禁止转载，否则追究法律责任！
正在努力加载……相关推荐
【技术大神】应用低功耗MCU搭建XIP Linux开发环境
本文逐步介绍基于瑞萨MCU RZ/A1的XIP Linux开发环境搭建的实现。
【经验】R7F0C004低功耗MCU，测试过程中，RTC突然停止原因及解决措施
瑞萨推出的R7F0C004 低功耗MCU ，高性能，集成了内置高速晶体，LCD控制器，ISO7816，RTC于一体，因为其卓越的性能，丰富的资源，使其在智能水表，智能电表，智能气表，智能热表场合应用非常广泛。用户在使用R7F0C004M，测试过程中，发现RTC突然停止了，本文为你一步步分析原因及如何解决。
【经验】基于瑞萨最新超低功耗MCU RE01的VBB模式转Normal模式代码设计
RE01作为瑞萨新推出的超低功耗MCU，非常受低功耗设备开发使用。由于出来比较新，开发资料有限导致开发遇到困难。下面结合手册介绍VBB模式转Normal模式代码设计。
完美结合无线连接、人工智能和安全性的智能家居解决方案
智能家居应用正在快速发展，其中推动智能设备的发展关键因素在于易于使用，而实现这一目标的最佳方法，便是让设备通过人工智能和机器学习技术进行自我思考。本文将为您介绍人工智能将如何强化智能家居设备的功能，以及由芯科科技（Silicon Labs）所推出的解决方案，将如何增强智能家居设备的功能性与安全性。
低功耗、高性能：探究流行蓝牙SOC的成功秘诀
随着无线技术的飞速发展，蓝牙SOC已成为当今市场上极为流行的无线通信解决方案。蓝牙SOC集成了蓝牙通信功能以及微处理器等其他功能，为现代智能设备提供了高效、稳定的连接体验。
蓝牙SOC芯片品牌竞争力分析：性能、功耗与价格考量
蓝牙SOC芯片是现代无线通信技术的重要组成部分，广泛应用于智能设备、音频产品、物联网设备等领域。目前市场上存在多个知名的蓝牙SOC芯片品牌，它们以高性能、低功耗和稳定的连接性能为特点，为用户提供了丰富的选择。
双模SOC蓝牙技术引领智能设备连接新潮流，市场应用前景广阔
双模SOC蓝牙技术，即同时支持经典蓝牙和低功耗蓝牙两种模式的系统级芯片。这种技术的出现，不仅提升了蓝牙设备的连接速度和稳定性，还大幅降低了功耗，延长了设备的使用时间。因此，双模SOC蓝牙技术在智能手表、无线耳机、智能家居等领域得到了广泛应用。
【应用】RH850系列低功耗MCU，适合作为车机的网络管理和电源管理处理器
瑞萨的RH850 MCU具有极低的功耗，休眠模式45uA，同时具有多路CAN BUS，符合ISO26262 ASIL-B等级，具有高可靠性，功能安全，硬件加密以及错误诊断等机制，完全符合车机的需求。
Renesas（瑞萨电子） R7F0C901B2,R7F0C902B2 16位超低功耗MCU数据手册
型号- R7F0C902B2,R7F0C901B2,R7F0C901B2DNP-C#HA0,R7F0C902B2DNP-C#HA0,R7F0C901,R7F0C902,R7F0C902B2DNP-C#AA0,R7F0C901B2DNP-C#AA0
RL78系列低功耗MCU
型号- RL78/G1A,RL78/G1C,RL78/I1A,RL78/G1D,RL78/I1B,RL78/I1C,RL78/H1D,RL78/L1A,RL78/G1F,RL78/I1D,RL78/G1G,RL78/I1E,RL78/L1C,RL78/G1H,RL78/G1M,RL78/G1N,RL78/G1P,RL78/GXX,RL78/G22,RL78/G23,RL78/G13A,R78/G22,RL78/G10,RL78/G11,RL78/G12,RL78/G13,RL78/G14,RL78/G15,RL78/G16,RL78/L12,RL78/L13,RL78
TLSR8251 Telink BLE 4.2 SoC，带音频产品简介
描述- TLSR8251是一款由Telink开发的蓝牙低功耗（BLE）4.2 SoC解决方案，具备内置闪存和音频支持。该芯片兼容蓝牙标准，支持BLE规格至4.2版本，支持蓝牙智能设备连接，包括广播、加密、连接更新和信道映射更新。TLSR8251集成了平衡的32位MCU、BLE/2.4GHz无线电、32kB SRAM、512kB闪存、14位ADC、模拟和数字麦克风输入、立体声音频输出、6通道PWM、一个正交解码器（QDEC）、灵活的IO接口以及其他蓝牙低能耗应用所需的周边模块。TLSR8251还包含多级电源管理设计，实现超低功耗运行，适用于可穿戴设备和功耗受限的应用。
型号- TLSR8251F512ET48,TLSR8251,TLSR8251F512ET32,TLSR8251F512ET24
【应用】支持4us快速唤醒低功耗MCU助力烟雾报警器
Renesas推出的RL78/I1D MCU适合于低功率传感器和检测器的应用场景，其自带运算放大器，12位ADC和窗口比较器。支持低功耗模式（124uA@1MHz）和4us快速唤醒。
【应用】低功耗MCU RL78/G11助力TDS水质测试笔
在众多水质测试仪器中， TDS 水质测试笔是一种简单便携式的水质测试工具。用来测定溶解在水中的所有固体物质，包括矿物质、盐分以及溶解在水中的微小金属物质。 测量单位为 ppm 或 mg/L,它表明 1 升水中溶有多少毫克溶解性固体。 水的导电能力的强弱称为电导，它反映了水中可溶性固体的多少。通常可用电导率推测溶液中的盐分，水越纯净，可溶性固体越少，电阻越大，电导越小，纯水几乎不能导电。
【应用】以RenesasRL78/G23低功耗MCU为核心的智能太阳能电池充电器解决方案，可最大限度地利用太阳能
Renesas智能太阳能电池充电器解决方案的核心是RL78/G23低功耗MCU(41μA/MHz)，它允许在低功耗下提供充足的处理能力来运行MPPT算法，以最大限度地利用太阳能。该解决方案还允许可编程充电速率以支持各种模式，例如快速充电和涓流充电以延长电池寿命。RL78/G23模组具有业界领先的最低功耗，停止时为210nA（4KBSRAM保留），以及可显著降低间歇操作期间功耗的睡眠模式定序器。
RSL15蓝牙®5.2无线MCU
描述- RSL15是一款基于Arm® Cortex®-M33处理器的超低功耗蓝牙5.2无线MCU，适用于工业和医疗领域的连接智能设备。它具有蓝牙5.2认证、超低功耗操作、灵活的电源管理、丰富的外设接口和内置安全平台等特点。
型号- LQM18PN2R2MGHD,RSL15,NCH−RSL15−512−101Q40−ACG,LQM21PZ2R2MC0,NCH−RSL15−284−101Q40−ACG
电子商城
现货市场
服务
支持 3Hz ~ 26.5GHz射频信号中心频率测试；9kHz ~ 3GHz频率范围内Wi-SUN、lora、zigbee、ble和Sub-G 灵敏度测量与测试，天线阻抗测量与匹配电路调试服务。支持到场/视频直播测试，资深专家全程指导。
实验室地址： 深圳/苏州 提交需求>
提供蓝牙BLE芯片协议、蓝牙模块、蓝牙成品测试认证服务；测试内容分Host主机层，Controller控制器层，Profile应用层测试。支持到场/视频直播测试，资深专家全程指导。
实验室地址： 深圳 提交需求>
授权代理品牌：集成电路
授权代理品牌：分立元件
授权代理品牌：接插件及结构件
授权代理品牌：部件、组件及配件
授权代理品牌：电源及模块
授权代理品牌：电子材料
授权代理品牌：仪器仪表及测试配组件
授权代理品牌：电工工具及材料
授权代理品牌：机械电子元件
授权代理品牌：加工与定制
我要提问
查看全部2条回复