CN113676224A - 射频能量供能的蓝牙模块、系统及制品 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种射频能量供能的蓝牙模块，包括蓝牙主控芯片，还包括与蓝牙主控芯片连接的接收外部射频能量的能量收集天线；蓝牙主控芯片内设置有整流升压电路，整流升压电路用于将能量收集天线收集到的射频能量存储在储能电容中，储能电容用于为射频能量供能的蓝牙模块运行供能；应用本申请的方式方法，不依赖于无线充电芯片，同时也不需要设置电池，只需要在电源输入脚搭建射频信号匹配电路，将射频能转为电能，用于设备工作即可，使得蓝牙模块的适应性能够大幅增强；经检测，应用本申请方案在功率为33dBm的射频能量源的情况下可距其3米距离进行稳定工作。

Description

射频能量供能的蓝牙模块、系统及制品
技术领域
本发明涉及蓝牙模块技术领域，更具体地说，涉及一种射频能量供能的蓝牙模块及制品。
背景技术
蓝牙模块是一种应用较为广泛的无线传输模块，目前采用的蓝牙模块大都需要通过电池进行供电，对于一些使用电池存在安全隐患的场合则无法进行应用，同时现有的常规的对蓝牙模块无线供电的方案需要依赖于无线充电芯片，其传输距离较短，通常不超过50毫米，应用的限制性较大。
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，提供一种射频能量供能的蓝牙模块，还提供了一种射频能量供能的系统及一种射频能量供能的蓝牙制品。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：
构造一种射频能量供能的蓝牙模块，包括蓝牙主控芯片，其中，还包括与所述蓝牙主控芯片连接的接收外部射频能量的能量收集天线；所述蓝牙主控芯片内设置有整流升压电路，所述整流升压电路用于将所述能量收集天线收集到的射频能量存储在储能电容中，所述储能电容用于为所述射频能量供能的蓝牙模块运行供能。
本发明所述的射频能量供能的蓝牙模块，其中，开始运行时，所述储能电容先进行接收外部射频能量的储能动作，在储能电容电压超过一设定电压时所述射频能量供能的蓝牙模块启动并进行初始化。
本发明所述的射频能量供能的蓝牙模块，其中，所述蓝牙主控芯片连接有传感器，所述传感器用于检测周围环境数据，所述射频能量供能的蓝牙模块启动运行后获取所述传感器的检测数据。
本发明所述的射频能量供能的蓝牙模块，其中，所述传感器包括热敏电阻、温湿度传感器、压力传感器、重力传感器、气体传感器中一种或多种。
本发明所述的射频能量供能的蓝牙模块，其中，所述蓝牙主控芯片连接有蓝牙天线，所述蓝牙天线用于进行蓝牙数据通信。
本发明所述的射频能量供能的蓝牙模块，其中，所述蓝牙主控芯片还连接有晶振，所述晶振用于为所述蓝牙主控芯片提供时钟信号。
本发明所述的射频能量供能的蓝牙模块，其中，所述能量收集天线收集射频能量的频率范围为400MHz-2.4GHz。
本发明所述的射频能量供能的蓝牙模块，其中，所述能量收集天线收集射频能量的频率为433MHz、868MHz、915MHz或2.4GHz。
一种射频能量供能的系统，其中，包括如上述的射频能量供能的蓝牙模块和为其提供射频能量的射频能量供应模块。
一种射频能量供能的蓝牙制品，其中，所述射频能量供能的蓝牙制品上设置有如上述的射频能量供能的蓝牙模块。
本发明的有益效果在于：应用本申请的方式方法，不依赖于无线充电芯片，同时也不需要设置电池，只需要在电源输入脚搭建射频信号匹配电路，将射频能转为电能，用于设备工作即可，使得蓝牙模块的适应性能够大幅增强；经检测，应用本申请方案在功率为33dBm的射频能量源的情况下可距其3米距离进行稳定工作。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将结合附图及实施例对本发明作进一步说明，下面描述中的附图仅仅是本发明的部分实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他附图：
图1是本发明较佳实施例的射频能量供能的蓝牙模块原理框图；
图2是本发明较佳实施例的射频能量供能的蓝牙模块电路图；
图3是本发明较佳实施例的射频能量供能的蓝牙模块工作流程图；
图4是本发明较佳实施例的射频能量供能的蓝牙模块能量收集效率图；
图5是本发明较佳实施例的射频能量供能的蓝牙模块能量接收电路变化阻抗特性表；
图6是本发明较佳实施例的射频能量供能的蓝牙模块无线供电性能测试数据；
图7是本发明较佳实施例的射频能量供能的系统原理框图。
具体实施方式
为了使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整的描述，显然，所描述的实施例是本发明的部分实施例，而不是全部实施例。基于本发明的实施例，本领域普通技术人员在没有付出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明的保护范围。
本发明较佳实施例的射频能量供能的蓝牙模块，如图1所示，同时参阅图2-6，包括蓝牙主控芯片1，还包括与蓝牙主控芯片1连接的接收外部射频能量的能量收集天线2；蓝牙主控芯片1内设置有整流升压电路，整流升压电路用于将能量收集天线收集到的射频能量存储在储能电容3中，储能电容3用于为射频能量供能的蓝牙模块运行供能；
应用本申请的方式方法，不依赖于无线充电芯片，同时也不需要设置电池，只需要在电源输入脚搭建射频信号匹配电路，将射频能转为电能，用于设备工作即可，使得蓝牙模块的适应性能够大幅增强；
经检测，应用本申请方案在功率为33dBm的射频能量源的情况下可距其3米距离进行稳定工作；
较佳的，如图2所示，能量收集天线接收射频能量，通过由电感(L4/L5/L6/L7/L8/L9/L10)和电容(C15/C16/C17C/18/C19)组成的巴伦电路，将单端的射频信号转为相位差180度的差分信号；
该电路具有变化阻抗的特性如图5所示；
为了使能量接收的距离最长，能量收集电路需要在-10dBm时具备最佳阻抗(即9.4-j73.4)；
可选的，蓝牙主控芯片的型号为ATM3202，当然也可以采用其他现有的能实现上述功能的蓝牙芯片；
优选的，开始运行时，储能电容3先进行接收外部射频能量的储能动作，在储能电容3电压超过一设定电压时射频能量供能的蓝牙模块启动并进行初始化。
储能过程中，依赖蓝牙芯片内部的整流升压电路，将射频能量收集并存储在储能电容中；储能电容中电压上升，直到例如1.65V以上，蓝牙芯片设备启动工作；启动时间与环境中信号强度有关，经检测，当信号强度为-2dBm时，启动时间为1秒；
设备开始工作：蓝牙芯片启动并初始化，同时获取热敏电阻的电压值，通过软件算法计算出当前环境温度，通过蓝牙广播将数据发送出去；
无线供电性能如图6所示：射频源为915MHz频段，其功率1瓦的情况下，接收射频能量的蓝牙设备能接收到的功率
需要说明的是，图4为能量收集效率图，其中：
射频源功率为4瓦；
纵轴为无源蓝牙传感器设备接收到的功率，单位毫瓦；
横轴为无源蓝牙传感器设备与射频源的距离，单位厘米；
图4中靠左侧的线为2.4GHz频段射频能量，靠右侧的线为915MHz频段射频能量；
优选的，蓝牙主控芯片1连接有传感器4，传感器4用于检测周围环境数据，射频能量供能的蓝牙模块启动运行后获取传感器4的检测数据。
优选的，传感器4包括热敏电阻、温湿度传感器、压力传感器、重力传感器、气体传感器中一种或多种；可以理解的，还可以是现有的其他传感器，具体传感器类型以及数量根据实际需要而定。
优选的，蓝牙主控芯片1连接有蓝牙天线5，蓝牙天线5用于进行蓝牙数据通信；较佳的，蓝牙天线频率范围2402MHz-2480MHz；
优选的，蓝牙主控芯片1还连接有晶振6，晶振6用于为蓝牙主控芯片提供时钟信号，较佳的，时钟频率在32.768KHz/16MHz；
优选的，能量收集天线收集射频能量的频率范围为400MHz-2.4GHz，可以为433MHz、868MHz、915MHz或2.4GHz，也可以是其他任意频段。
一种射频能量供能的系统，如图7所示，包括如上述的射频能量供能的蓝牙模块100和为其提供射频能量的射频能量供应模块101；
应用本申请的系统，不依赖于无线充电芯片，同时也不需要设置电池，只需要在电源输入脚搭建射频信号匹配电路，将射频能转为电能，用于设备工作即可，使得蓝牙模块的适应性能够大幅增强。
一种射频能量供能的蓝牙制品，其中，射频能量供能的蓝牙制品上设置有如上述的射频能量供能的蓝牙模块，该蓝牙模块可以应用于现有的所有蓝牙应用场景，还能够应用于无法使用电池情况(一些恶劣或危险环境)下进行长距离无线供电的应用场景。
应当理解的是，对本领域普通技术人员来说，可以根据上述说明加以改进或变换，而所有这些改进和变换都应属于本发明所附权利要求的保护范围。

Claims (10)

1.一种射频能量供能的蓝牙模块，包括蓝牙主控芯片，其特征在于，还包括与所述蓝牙主控芯片连接的接收外部射频能量的能量收集天线；所述蓝牙主控芯片内设置有整流升压电路，所述整流升压电路用于将所述能量收集天线收集到的射频能量存储在储能电容中，所述储能电容用于为所述射频能量供能的蓝牙模块运行供能。
2.根据权利要求1所述的射频能量供能的蓝牙模块，其特征在于，开始运行时，所述储能电容先进行接收外部射频能量的储能动作，在储能电容电压超过一设定电压时所述射频能量供能的蓝牙模块启动并进行初始化。
3.根据权利要求1或2所述的射频能量供能的蓝牙模块，其特征在于，所述蓝牙主控芯片连接有传感器，所述传感器用于检测周围环境数据，所述射频能量供能的蓝牙模块启动运行后获取所述传感器的检测数据。
4.根据权利要求3所述的射频能量供能的蓝牙模块，其特征在于，所述传感器包括热敏电阻、温湿度传感器、压力传感器、重力传感器、气体传感器中一种或多种。
5.根据权利要求1或2所述的射频能量供能的蓝牙模块，其特征在于，所述蓝牙主控芯片连接有蓝牙天线，所述蓝牙天线用于进行蓝牙数据通信。
6.根据权利要求1或2所述的射频能量供能的蓝牙模块，其特征在于，所述蓝牙主控芯片还连接有晶振，所述晶振用于为所述蓝牙主控芯片提供时钟信号。
7.根据权利要求1或2所述的射频能量供能的蓝牙模块，其特征在于，所述能量收集天线收集射频能量的频率范围为400MHz-2.4GHz。
8.根据权利要求7所述的射频能量供能的蓝牙模块，其特征在于，所述能量收集天线收集射频能量的频率为433MHz、868MHz、915MHz或2.4GHz。
9.一种射频能量供能的系统，其特征在于，包括如权利要求1-8任一所述的射频能量供能的蓝牙模块和为其提供射频能量的射频能量供应模块。
10.一种射频能量供能的蓝牙制品，其特征在于，所述射频能量供能的蓝牙制品上设置有如权利要求1-8任一所述的射频能量供能的蓝牙模块。
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