CN106100685B - 一种基于低功耗蓝牙技术的功率切换装置 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及蓝牙设备领域，具体涉及一种基于低功耗蓝牙技术的功率切换装置，包括蓝牙模块，该蓝牙模块在信标发射模式时发射低功率的信标信号并被移动终端接收，该蓝牙模块在上报发射模式时发射高功率的上报信号并被网关接收；功率切换单元，该功率切换单元包括用于发射信标信号的低功率信标发射通道，以及用于发射上报信号的高功率上报发射通道；功率放大模块，该上报信号经过功率放大模块实现功率增益并向外发射。本发明通过设计一种基于低功耗蓝牙技术的功率切换装置，在发射信标信号时，采用低功率发射模式，为‑20～+4dBm，降低功耗；同时在发射上报信号到网关时，采用高功率发射模式，为+10～+20dBm，确保网关能接收到上报信号。

Description

一种基于低功耗蓝牙技术的功率切换装置
技术领域
本发明涉及蓝牙设备领域，具体涉及一种基于低功耗蓝牙技术的功率切换装置。
背景技术
自从苹果iBeacon协议发布以来，iBeacon应用在室内定位导航等领域得到了广泛的应用。iBeacon的重要优势之一是易于部署，方便使用，其缺陷是后期的管理及维护尚未有较好的方法及途径。比如Beacon部署以后，如果电量不足，Beacon受损等情况，需要对Beacon进行维护。
目前通常的方法是设置一定数量的网关来实现。由于Beacon的发射功率较小，通常为-20dBm～+4dBm，单纯的调节其现有的发射功率，不能满足要求，要对部署环境中的所有Beacon实施监控时，需布置大量的网关才能实现全面的覆盖及监控，这就使得系统部署成本大量增加。
如果要减少网关的数量，一个办法就是加大Beacon的发射功率，但如果仅简单的加大功率，又会使得Beacon内的电池容量迅速耗尽。如何能更好的解决这一问题，是本领域技术人员重点研究的问题之一。
发明内容
本发明要解决的技术问题在于，针对现有技术的上述缺陷，提供一种基于低功耗蓝牙技术的功率切换装置，解决现有信标设备发射功率高与功耗低两者难以并存的问题。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：提供一种基于低功耗蓝牙技术的功率切换装置，包括：
蓝牙模块，该蓝牙模块包括信标发射模式和上报发射模式，该蓝牙模块在信标发射模式时发射低功率的信标信号并被移动终端接收，该蓝牙模块在上报发射模式时发射高功率的上报信号并被网关接收；
功率切换单元，该功率切换单元包括用于发射信标信号的信标发射通道，以及用于发射上报信号的上报发射通道，该功率切换单元根据蓝牙模块的发射模式切换到信标发射通道或上报发射通道；
功率放大模块，该功率放大模块设置在上报发射通道中，该上报信号经过功率放大模块实现功率增益并向外发射。
其中，较佳方案是：该功率切换装置包括一切换控制模块，该切换控制模块分别与蓝牙模块和功率切换单元连接，该切换控制模块在信标发射模式时控制切换控制模块切换到信标发射通道，该切换控制模块在上报发射模式时控制切换控制模块切换到上报发射通道。
其中，较佳方案是：该蓝牙模块包括蓝牙处理器、蓝牙收发器和发射天线，该功率切换单元设置在蓝牙收发器与发射天线之间。
其中，较佳方案是：该功率切换单元包括与蓝牙收发器连接的第一选择开关、与发射天线连接的第二选择开关以及功率放大电路，该第一选择开关的两个输出端与第二选择开关的两个输入端连接并形成两条相互切换的传输通道，该功率放大电路设置在其中一传输通道中，该切换控制模块分别与第一选择开关和第二选择开关连接。
其中，较佳方案是：该功率放大电路为功率放大器。
其中，较佳方案是：该信标发射模式的发射功率为-20～+4dBm。
其中，较佳方案是：该上报发射模式的发射功率为+10～+20dBm。
其中，较佳方案是：该上报信号为低功耗蓝牙设备的健康信息，该健康信息包括当前电量和工作参数数据。
其中，较佳方案是：该信标信号与上报信号的信号格式不相同。
本发明的有益效果在于，与现有技术相比，本发明通过设计一种基于低功耗蓝牙技术的功率切换装置，在发射信标信号时，采用低功率发射模式，降低功耗；同时在发射上报信号到网关时，采用高功率发射模式，确保网关能接收到上报信号；并通过功率切换单元智能地在低功率发射模式和高功率发射模式之间进行切换，既能够满足设备监管的距离要求，也能够满足设备电池使用寿命的要求。
附图说明
下面将结合附图及实施例对本发明作进一步说明，附图中：
图1是本发明功率切换装置的控制框图；
图2是本发明蓝牙模块的控制框图；
图3是本发明蓝牙模块的具体控制框图；
图4是本发明功率切换装置的电路示意图。
具体实施方式
现结合附图，对本发明的较佳实施例作详细说明。
如图1所示，本发明提供一种基于低功耗蓝牙技术的功率切换装置的优选实施例。
一种基于低功耗蓝牙技术的功率切换装置，包括蓝牙模块11、功率切换单元12和功率放大模块121，具体描述如下：
该蓝牙模块11包括信标发射模式和上报发射模式，该蓝牙模块11在信标发射模式时发射低功率的信标信号并被移动终端接收，该蓝牙模块11在上报发射模式时发射高功率的上报信号并被网关接收。该功率切换单元12包括用于发射信标信号的信标发射通道，以及用于发射上报信号的上报发射通道，该功率切换单元12根据蓝牙模块11的发射模式切换到信标发射通道或上报发射通道。该功率放大模块121设置在上报发射通道中，该上报信号经过功率放大模块121实现功率增益并向外发射。既能够保证设备足够远的工作距离的要求，又平衡了设备的平均功耗，确保设备可以有一个比较优秀的使用寿命。
其中，蓝牙低能耗(BLE)技术是低成本、短距离、可互操作的可靠性无线技术，工作在免许可的2.4GHz ISM射频频段。它从一开始就设计为超低功耗(ULP)无线技术。它利用许多智能手段最大限度地降低功耗。蓝牙低能耗技术采用可变连接时间间隔，这个间隔根据具体应用可以设置为几毫秒到几秒不等。另外，因为BLE技术采用非常快速的连接方式，因此平时可以处于“非连接”状态(节省能源)，此时链路两端相互间只是知晓对方，只有在必要时才开启链路，然后在尽可能短的时间内关闭链路。
进一步地，该功率切换装置包括一切换控制模块111，该切换控制模块111分别与蓝牙模块11和功率切换单元12连接，该切换控制模块111在信标发射模式时控制切换控制模块111切换到信标发射通道，该切换控制模块111在上报发射模式时控制切换控制模块111切换到上报发射通道。
其中，该信标发射模式的发射功率为-20～+4dBm，满足定位、导航及低功耗的需求。该上报发射模式的发射功率为+10～+20dBm，满足传输距离、功耗及法规要求。该信标信号与上报信号的信号编辑格式不相同。
在本实施例中，优选地，功率切换装置以较高频率发射低功率的信标信号并被移动终端接收；功率切换装置在一定时间段内发射高功率的上报信号并被网关接收。其中，该上报信号为低功耗蓝牙设备的健康信息，该健康信息为当前电量和工作参数数据等其他所需参数。
如图2和图3所示，本发明提供一种蓝牙模块的较佳实施例。
蓝牙模块11包括蓝牙处理器112、蓝牙收发器113和发射天线114，该功率切换单元12设置在蓝牙收发器113与发射天线114之间.
其中，蓝牙处理器112和蓝牙收发器113可以是一个低功率蓝牙Soc的芯片。
进一步地，该功率切换单元12包括与蓝牙收发器113连接的第一选择开关122、与发射天线114连接的第二选择开关123以及功率放大电路1211，该第一选择开关122的两个输出端与第二选择开关123的两个输入端连接并形成两条相互切换的传输通道，该功率放大电路1211设置在其中一传输通道中，该切换控制模块111分别与第一选择开关122和第二选择开关123连接。
即功率放大模块121为功率放大电路1211，增大功率增大发射距离。
蓝牙处理器112根据需要控制蓝牙收发器113发射信号，并在信标发射模式和上报发射模式进行模式切换，蓝牙收发器113发射信号到功率切换单元12，并通过与切换控制模块111的配合，实现信标发射模式和上报发射模式的模式切换。
如图3和图4所示，本发明提供一种基于低功耗蓝牙技术的功率切换装置的较佳实施例。
功率切换装置包括蓝牙收发器113、第一选择开关122、第二选择开关123、功率放大电路1211和发射天线114，蓝牙收发器113与第一选择开关122连接，第一选择开关122的两路传输路线，一路经过功率放大电路1211并第二选择开关123连接，一路直接与第二选择开关123连接，第二选择开关123与发射天线114连接，第二选择开关123与发射天线114之间设置有电容，用于滤波；同时，蓝牙处理器112还分别与第一选择开关122和第二选择开关123连接，用于控制第一选择开关122和第二选择开关123切换。
其中，虚线为控制信号，实现为传输信息。
或者，切换控制模块111分别与第一选择开关122和第二选择开关123连接，用于控制第一选择开关122和第二选择开关123切换，优选地，切换控制模块111是蓝牙处理器112的一个控制子模块。
具体地，在信标发射模式下，切换控制模块111控制第一选择开关122和第二选择开关123切换，第一选择开关122直接与第二选择开关123连接，蓝牙收发器113发射信标信号依次经过第一选择开关122、第二选择开关123、发射天线114并发射出去；在上报发射模式下，切换控制模块111控制第一选择开关122和第二选择开关123切换，第一选择开关122经过功率放大电路1211并第二选择开关123连接，蓝牙收发器113发射上报信号依次经过第一选择开关122、功率放大电路1211、第二选择开关123、发射天线114并发射出去。
优选地，功率放大电路1211包括一功率放大器。
以上所述者，仅为本发明最佳实施例而已，并非用于限制本发明的范围，凡依本发明申请专利范围所作的等效变化或修饰，皆为本发明所涵盖。

Claims (9)

1.一种基于低功耗蓝牙技术的功率切换装置，其特征在于，包括：
蓝牙模块，该蓝牙模块包括信标发射模式和上报发射模式，该蓝牙模块在信标发射模式时发射低功率的信标信号并被移动终端接收，该蓝牙模块在上报发射模式时发射高功率的上报信号并被网关接收；
功率切换单元，该功率切换单元包括用于发射信标信号的信标发射通道，以及用于发射上报信号的上报发射通道，该功率切换单元根据蓝牙模块的发射模式切换到信标发射通道或上报发射通道；
功率放大模块，该功率放大模块设置在上报发射通道中，该上报信号经过功率放大模块实现功率增益并向外发射。
2.根据权利要求1所述的功率切换装置，其特征在于：该功率切换装置包括一切换控制模块，该切换控制模块分别与蓝牙模块和功率切换单元连接，该切换控制模块在信标发射模式时控制切换控制模块切换到信标发射通道，该切换控制模块在上报发射模式时控制切换控制模块切换到上报发射通道。
3.根据权利要求2所述的功率切换装置，其特征在于：该蓝牙模块包括蓝牙处理器、蓝牙收发器和发射天线，该功率切换单元设置在蓝牙收发器与发射天线之间。
4.根据权利要求3所述的功率切换装置，其特征在于：该功率切换单元包括与蓝牙收发器连接的第一选择开关、与发射天线连接的第二选择开关以及功率放大电路，该第一选择开关的两个输出端与第二选择开关的两个输入端连接并形成两条相互切换的传输通道，该功率放大电路设置在其中一传输通道中，该切换控制模块分别与第一选择开关和第二选择开关连接。
5.根据权利要求4所述的功率切换装置，其特征在于：该功率放大电路为功率放大器。
6.根据权利要求1所述的功率切换装置，其特征在于：该信标发射模式的发射功率为-20～+4dBm。
7.根据权利要求1所述的功率切换装置，其特征在于：该上报发射模式的发射功率为+10～+20dBm。
8.根据权利要求1所述的功率切换装置，其特征在于：该上报信号为低功耗蓝牙设备的健康信息，该健康信息包括当前电量和工作参数数据。
9.根据权利要求1所述的功率切换装置，其特征在于：该信标信号与上报信号的信号格式不相同。
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