CN209358535U - 蓝牙通信电路和蓝牙设备 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供一种蓝牙通信电路，包括蓝牙芯片；还包括：射频前置单元，所述射频前置单元中设置有功率放大器；其中，所述蓝牙芯片设置为可操作地直接连接射频天线，或通过所述射频前置单元连接射频天线。同时还提供一种蓝牙设备，包括蓝牙通信电路。本实用新型蓝牙芯片和射频天线之间的两种连接方式从硬件上实现了对蓝牙通信距离的调节，需要远距离传输数据时，可以通过蓝牙通信电路选择较大的通信距离。而如果两个设备之间的距离相对较近时，则可以对应选择较短的通信距离，降低蓝牙通信的整体功耗，避免浪费，进一步优化通信的电源方案。

Description

蓝牙通信电路和蓝牙设备

技术领域

本实用新型属于无线通信技术领域，尤其涉及一种蓝牙通信电路，以及采用该蓝牙通信电路的蓝牙设备。

背景技术

蓝牙作为一种新的短距离无线通信技术标准，具有广泛的应用前景。新兴的蓝牙技术已从萌芽期进入了发展期。蓝牙技术支持用户在许多设备之间进行无线数据交换以及文件同步，使得移动电话、便携式计算机以及各种便携式通信设备之间可以实现近距离资源共享。具体来说，蓝牙采用时分双工传输方案，使用一个射频天线利用不同的时间间隔发送和接收信号，且在发送和接收信息中通过不断改变传输方向来共用一个信道，实现全双工传输。

蓝牙通信的应用场合很多，可以设置在多种多样的通信设备、传感设备中。理论上，蓝牙通信的距离是10m。但实际上，在很多场合中，需要的通信距离可能大于或小于蓝牙通信的理论最大距离。针对此种需求，现有技术中通常是对射频天线进行改进，如中国专利（授权公告号CN207783075U）中公开的方案，特别设计一个具有内置电线的扩展模块，在蓝牙耳机与手机等设备距离较远出现通信质量问题时切换为扩展模块进行通信，增大通信距离。

但是，采用这种方式，只能单向增大通信距离，调节灵活性有限。

发明内容

本实用新型针对现有技术中调节蓝牙通信距离时灵活性有限的问题，特别设计并公开一种蓝牙通信电路，从硬件上实现对蓝牙距离的调节。

一种蓝牙通信电路，包括蓝牙芯片；还包括：

射频前置单元，所述射频前置单元中设置有功率放大器；

其中，所述蓝牙芯片设置为可操作地直接连接射频天线，或通过所述射频前置单元连接射频天线。

为优化电路设计，蓝牙通信电路还包括切换单元，所述切换单元的输入端连接蓝牙芯片的射频信号端，所述切换单元的一路输出端连接射频天线，另一路输出端通过射频前置单元连接射频天线；

所述切换单元接收选择信号，连接所述蓝牙芯片和所述射频天线或者连接所述蓝牙芯片、射频前置单元和射频天线。

优选的，所述切换单元为双通道双向模拟开关。

作为另一个可选方案，切换单元还可以通过独立设计的第一模拟开关和第二模拟开关实现，具体来说，所述切换单元包括：

第一模拟开关，所述第一模拟开关的第一信号链路可选择地连接所述蓝牙芯片的射频信号端和射频前置单元，所述第一模拟开关的第二信号链路可选择地连接所述蓝牙芯片的射频信号端和第二模拟开关；所述第一模拟开关的第一选择端连接蓝牙芯片的第一输出端，所述第一模拟开关的第二选择端连接蓝牙芯片的第二输出端；和

第二模拟开关，所述第二模拟开关的第一信号链路可选择地连接所述射频天线和射频前置单元，所述第二模拟开关的第二信号链路可选择地连接所述射频天线和第一模拟开关；所述第二模拟开关的第一选择端连接蓝牙芯片的第一输出端，第二模拟开关的第二选择端连接蓝牙芯片的第二输出端；

其中，所述蓝牙芯片的第一输出端和第二输出端输出相反的电平信号。

基于为射频前置单元提供稳定电源的目的，所述蓝牙通信电路还包括第一开关，所述第一开关一端连接所述蓝牙芯片，另一端连接电池；

当所述蓝牙芯片直接连接所述射频天线时，所述第一开关断开；当所述蓝牙芯片通过所述射频前置单元连接所述射频天线时，所述第一开关闭合。

为独立控制蓝牙芯片的工作状态，所述蓝牙通信电路还包括电源管理芯片，所述电源管理芯片连接所述蓝牙芯片；

第二开关，所述第二开关一端连接所述蓝牙芯片，另一端连接所述电池。

为实现蓝牙芯片和射频前置单元的信号同步，所述蓝牙芯片的I/O端口连接所述射频前置单元并交替输出不同电平信号。

为提高通信灵敏度，所述射频前置单元还包括低噪放大器。

优选的，所述蓝牙芯片为QCC5121芯片或CSR8675芯片。

本实用新型蓝牙芯片和射频天线之间的两种连接方式从硬件上实现了对蓝牙通信距离的调节，需要远距离传输数据时，可以通过蓝牙通信电路选择较大的通信距离。而如果两个设备之间的距离相对较近时，则可以对应选择较短的通信距离，降低蓝牙通信的整体功耗，避免浪费，进一步优化通信的电源方案。

同时还公开了一种蓝牙设备，包括蓝牙通信电路；所述蓝牙通信电路，包括蓝牙芯片；还包括：

射频前置单元，所述射频前置单元中设置有功率放大器；

其中，所述蓝牙芯片设置为可操作地直接连接射频天线，或通过所述射频前置单元连接射频天线。

具有蓝牙通信电路的蓝牙设备可以从硬件上根据需求调节蓝牙通信的距离，在满足短距离通信需求的同时降低蓝牙设备的整体能耗，具有更为优化的电源方案。

结合附图阅读本实用新型的具体实施方式后，本实用新型的其他特点和优点将变得更加清楚。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本实用新型的一些实施例，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的附图。

图1 为本实用新型所公开的蓝牙通信电路的电路示意框图；

图2为本实用新型所公开的蓝牙通信电路的电路连接示意图。

具体实施方式

为了使本实用新型的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下将结合附图和实施例，对本实用新型作进一步详细说明。

需要说明的是，在本实用新型的描述中，术语“上”、“下”、“左”、“右”、“竖”、“横”、“内”、“外”等指示的方向或位置关系的术语是基于附图所示的方向或位置关系，这仅仅是为了便于描述，而不是指示或暗示所述装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

如图1所示为蓝牙通信电路的原理框图。该蓝牙通信电路在这个实施例中是一个独立的电路。但本领域普通技术人员能够毫无疑义地理解，这个实施例中的蓝牙通信电路也可以作为一部分集成在终端或集成电路中，或者作为终端或集成电路的外围电路；终端或集成电路包括但不限于微处理器、专用集成电路、可编程门阵列、数字处理器、嵌入式设备等等。

如图1所示，蓝牙通信电路包括一颗蓝牙芯片101，蓝牙芯片101优先选择高度整合的模块蓝牙芯片101，其设置有基带控制器和存储单元，支持多种波特率的数据传输。举例来说，可以选用高通Qualcomm®的QCC51系列和CSR86系列蓝牙芯片101，如QCC5121芯片或CSR8675芯片。为满足不同的应用场合，蓝牙芯片101还可以选用其它市售产品，在此不对蓝牙芯片101的型号做进一步限定。

与现有技术完全不同，在本实施例所公开的蓝牙通信电路中，蓝牙芯片101和射频天线105之间设置有射频前置单元103。蓝牙芯片101可以直接与射频天线105连接，也可以经由射频前置单元103连接射频天线105。射频前置单元103包括功率放大器。当蓝牙芯片101经由射频前置单元103连接射频天线105时，由于射频前置单元103中功率放大器的作用，可以获得足够的射频功率，进一步馈送到射频天线105上辐射出去，从而有效地增加蓝牙通信电路的通信距离。与之对应的，当蓝牙芯片101直接与射频天线105连接时，相对于前一种方式，射频功率下降，同样馈送到射频天线105上辐射出去的信号强度相对较弱，通信距离缩短，适合短距离通信。蓝牙芯片101和射频天线105之间的两种连接方式从硬件上实现了对蓝牙通信距离的调节，需要远距离传输数据时，可以通过蓝牙通信电路选择较大的通信距离。而如果两个设备之间的距离相对较近时，则可以对应选择较短的通信距离，降低蓝牙通信的整体功耗，避免浪费，进一步优化通信的电源方案。

在本实施例中，蓝牙芯片101与射频前置单元103之间还设置有切换单元。切换单元的输入端连接蓝牙芯片101的射频信号端。切换单元的一路输出端连接射频天线105，另一路输出端通过射频前置单元103连接射频天线105。当切换单元通过物理形式输出选择信号时，进一步使得蓝牙芯片101之间与射频天线105连接或者是的蓝牙芯片101通过射频前置单元103与射频天线105连接。切换单元可以是双通道双向模拟开关，或者类似的可以实现同样功能的模拟开关。

如图2所示为本实用新型所提供的蓝牙通信电路的一种具体电路图。具体来说，切换单元包括第一模拟开关102和第二模拟开关104。如图2所示，所述第一模拟开关102第一信号链路可选择地连接蓝牙芯片101的射频信号端109和射频前置单元103，所述第一模拟开关102的第二信号链路可选择地连接蓝牙芯片101的射频信号端109和第二模拟开关104。第一模拟开关102的第一选择端113连接蓝牙芯片101的第一输出端110，第一模拟开关102的第二选择端111连接蓝牙芯片101的第二输出端108。与之对应的，所述第二模拟开关104的第一信号链路可选择地连接射频天线105和射频前置单元103，所述第二模拟开关104的第二链路可选择地连接射频天线105和第一模拟开关102，第二模拟开关104的第一选择端124连接蓝牙芯片101的第一输出端110，第二模拟开关104的第二选择端122连接蓝牙芯片101的第二输出端108。蓝牙芯片101的第一输出端110和第二输出端108输出相反的电平信号，以选通第一模拟开关和第二模拟开关的其中一条信号链路。

举例来说，蓝牙芯片101的第一输出端110同时分别输出高电平信号至第一模拟开关102的第一选择端113和第二模拟开关104的第一选择端124，蓝牙芯片101的第二输出端108则同时输出低电平信号至第一模拟开关102的第二选择端111和第二模拟开关104的第二选择端122；第一模拟开关102和第二模拟开关104的选择端分别接收到蓝牙芯片101输出的高低电平信号后，第一模拟开关102的第二信号链路连接蓝牙芯片101的射频信号端109和第二模拟开关104，进一步由第二模拟开关104的第二信号链路连接第一模拟开关102和射频天线105，形成蓝牙芯片101的射频信号端109、第一模拟开关102、第二模拟开关104和射频天线105的信号通路，通过射频天线105辐射出去的信号强度较低，可以提供较近的通信距离。

与之相对的另一种情况，蓝牙芯片101的第一输出端110同时分别输出低电平信号至第一模拟开关102的第一选择端113和第二模拟开关104的第一选择端124，蓝牙芯片101的第二输出端108则同时输出高电平信号至第一模拟开关102的第二选择端111和第二模拟开关104的第二选择端122；第一模拟开关102和第二模拟开关104分别接收到蓝牙芯片101输出的高低电平信号后，第一模拟开关102的第一信号链路连接蓝牙芯片101的射频信号端109和射频前置单元103，进一步由第二模拟开关104的第二信号链路连接射频前置单元103和射频天线105，形成蓝牙芯片101的射频信号端109、第一模拟开关102、射频前置单元103、第二模拟开关104和射频天线105的信号通路，通过射频天线105辐射出去的信号强度较高，可以提供较远的通信距离。通过此种方式，仅需要使得蓝牙芯片101的两个不同的输出端口按照需求输出不同的电平信号即可以实现通信距离的调节。蓝牙芯片101输出端口输出电平信号可以采用不同的触发方式，如按键、按钮等转换的电信号，或者由外部传感器生成的检测信号等等，在此不作进一步限定。

在电源一端，蓝牙芯片101具有两条独立的电源通路，即蓝牙芯片101通过第一开关125连接电池130，同时与蓝牙芯片101连接的电源管理芯片131通过第二开关126连接电池130。蓝牙芯片101的管脚127连接电源管理芯片130。第二开关126可以独立控制蓝牙芯片101的工作状态。也就是说第二开关126用于控制整个蓝牙通信电路的工作状态，当第二开关126闭合时，蓝牙通信电路正常工作。当第二开关126断开时，蓝牙通信电路不工作。电池130同时也在射频前置单元103工作时为其供电，具体来说，当蓝牙芯片101的射频信号端109、切换单元、射频天线105这一条信号通路导通时，第一开关125断开，第二开关126闭合，蓝牙芯片101独立正常工作。当蓝牙芯片101的射频信号端109、切换单元、射频前置单元103、射频天线105这一条信号通路导通时，第一开关125和第二开关126均闭合，电池130同时为蓝牙芯片101和射频前置单元103供电。

除了功率放大器之外，在射频前置单元103中还设置有低噪放大器。低噪放大器可以提高射频天线105信号的灵敏度。蓝牙芯片101的两路独立I/O接口，如管脚106，107，优选和射频前置单元103连接，如射频前置单元103的管脚106、107，并交替分别输出不同电平信号至射频前置单元103，以使得蓝牙芯片和射频前置单元103的时序同步。射频前置单元103可以采用独立的功放元件，也可以选用市售的集成低噪放大器和功率放大器的芯片，如Skyworks®的芯片，譬如SKY66405等。

采用本实用新型所公开的蓝牙通信电路，可以根据需求在蓝牙芯片、切换单元、射频天线或蓝牙芯片、切换单元、射频前置单元、射频天线两条信号通路之间切换，从而进一步得到不同的信号辐射强度，进而调整蓝牙芯片的通信距离。在需要远程通信时，可以灵活地实现通信目的；而在不需要较远的通信距离时，可以调节为较近的通信距离，节约能耗。

同时还提供一种蓝牙设备，其中设置有蓝牙通信电路。蓝牙通信电路的具体电路连接如上述实施例的详细描述和说明书附图的详细描绘，在此不再赘述。具有上述蓝牙通信电路的蓝牙设备可以实现同样的技术效果。蓝牙设备可以是一种电子产品，如蓝牙耳机、蓝牙音箱、个人计算机、平板电脑、智能移动电话、个人数字助理（PDA）、游戏机、网络电视、智能穿戴设备、或者物联网中使用的传感器等等。

以上实施例仅用以说明本实用新型的技术方案，而非对其进行限制；尽管参照前述实施例对本实用新型进行了详细的说明，对于本领域的普通技术人员来说，依然可以对前述实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或替换，并不使相应技术方案的本质脱离本实用新型所要求保护的技术方案的精神和范围。

Claims (10)

1.一种蓝牙通信电路，包括蓝牙芯片；其特征在于，还包括：

射频前置单元，所述射频前置单元中设置有功率放大器；

其中，所述蓝牙芯片设置为可操作地直接连接射频天线，或通过所述射频前置单元连接射频天线。

2.根据权利要求1所述的蓝牙通信电路，其特征在于，还包括：

切换单元，所述切换单元的输入端连接蓝牙芯片的射频信号端，所述切换单元的一路输出端连接射频天线，另一路输出端通过射频前置单元连接射频天线；

所述切换单元接收选择信号，连接所述蓝牙芯片和所述射频天线或者连接所述蓝牙芯片、射频前置单元和射频天线。

3.根据权利要求2所述的蓝牙通信电路，其特征在于，所述切换单元为双通道双向模拟开关。

4.根据权利要求2所述的蓝牙通信电路，其特征在于，

所述切换单元包括：

第一模拟开关，所述第一模拟开关的第一信号链路可选择地连接所述蓝牙芯片的射频信号端和射频前置单元，所述第一模拟开关的第二信号链路可选择地连接所述蓝牙芯片的射频信号端和第二模拟开关；所述第一模拟开关的第一选择端连接蓝牙芯片的第一输出端，所述第一模拟开关的第二选择端连接蓝牙芯片的第二输出端；和

第二模拟开关，所述第二模拟开关的第一信号链路可选择地连接所述射频天线和射频前置单元，所述第二模拟开关的第二信号链路可选择地连接所述射频天线和第一模拟开关；所述第二模拟开关的第一选择端连接蓝牙芯片的第一输出端，第二模拟开关的第二选择端连接蓝牙芯片的第二输出端；

其中，所述蓝牙芯片的第一输出端和第二输出端输出相反的电平信号。

5.根据权利要求3或4所述的蓝牙通信电路，其特征在于，还包括：

第一开关，所述第一开关一端连接所述蓝牙芯片，另一端连接电池；

当所述蓝牙芯片直接连接所述射频天线时，所述第一开关断开；当所述蓝牙芯片通过所述射频前置单元连接所述射频天线时，所述第一开关闭合。

6.根据权利要求5所述的蓝牙通信电路，其特征在于，还包括：

电源管理芯片，所述电源管理芯片连接所述蓝牙芯片；

第二开关，所述第二开关一端连接所述蓝牙芯片，另一端连接所述电池。

7.根据权利要求6所述的蓝牙通信电路，其特征在于，

所述蓝牙芯片的I/O端口连接所述射频前置单元并交替输出不同电平信号。

8.根据权利要求7所述的蓝牙通信电路，其特征在于，

所述射频前置单元还包括低噪放大器。

9.根据权利要求8所述的蓝牙通信电路，其特征在于，

所述蓝牙芯片为QCC5121芯片或CSR8675芯片。

10.一种蓝牙设备，其特征在于，包括如权利要求1至9任一项所述的蓝牙通信电路。