平衡轉(zhuǎn)換器和用于遠(yuǎn)距離感知的藍(lán)牙穿戴設(shè)備的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本實用新型涉及智能穿戴設(shè)備，尤其涉及一種用于遠(yuǎn)距離感知的超低功耗藍(lán)牙穿 戴設(shè)備。
【背景技術(shù)】
[0002] 藍(lán)牙技術(shù)是最早由東芝、愛立信、IBM、Intel和諾基亞于1998年5月共同提出的近 距離無線數(shù)字通信的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，其目標(biāo)是實現(xiàn)最高數(shù)據(jù)傳輸速度IMb/s、最大傳輸距離10 米，用戶不必經(jīng)過申請便可利用2. 4GHz的ISM(工業(yè)、科學(xué)、醫(yī)學(xué)）頻帶，在其上設(shè)立79個 帶寬為1MHz的信道，用每秒鐘切換1600次的頻率、滾齒方式的頻譜擴散技術(shù)來實現(xiàn)電波的 收發(fā)。
[0003]目前廣泛使用的藍(lán)牙版本為2012年提出的4. 0版本，該版本具有更加省電、成本 低、3毫秒低延遲、超長有效連接距離、AES-128加密等諸多優(yōu)點，通常用在藍(lán)牙耳機、藍(lán)牙 音箱等設(shè)備上。藍(lán)牙4. 0將傳統(tǒng)藍(lán)牙技術(shù)、高速技術(shù)和低耗能技術(shù)融于一體，與老版3. 0相 比功耗降低了 90%。藍(lán)牙4.0在智能手機、防盜、心律監(jiān)視、血糖監(jiān)測、智能儀表和物聯(lián)網(wǎng)等 眾多領(lǐng)域已得到應(yīng)用。
[0004] 隨著近年來穿戴設(shè)備的興起，智能手環(huán)開始進入人們的日常生活。當(dāng)前市面上大 多數(shù)的藍(lán)牙智能手環(huán)僅僅通過藍(lán)牙實現(xiàn)賬號綁定、簡單的數(shù)據(jù)傳輸?shù)?，使用功能十分單一?未能充分發(fā)揮藍(lán)牙4. 0超長有效距離、低功耗等優(yōu)勢。然而，在用藍(lán)牙4. 0技術(shù)進行遠(yuǎn)距離 傳輸數(shù)據(jù)時，通常存在藍(lán)牙模塊的輻射輸出功率無法最大化的問題，例如存在信號反射、衰 減等導(dǎo)致信號難以進行高效、準(zhǔn)確的傳輸，從而導(dǎo)致采用藍(lán)牙4. 0進行傳輸時，有效傳輸距 離大大縮短。 【實用新型內(nèi)容】
[0005] 本實用新型的實施例提出一種平衡轉(zhuǎn)換器，連接于藍(lán)牙芯片與天線之間，用于進 行阻抗變換以使藍(lán)牙芯片的輸出阻抗與天線的輸入阻抗達到共軛匹配，該平衡轉(zhuǎn)換器包括 LC匹配網(wǎng)絡(luò)、調(diào)整電路和匹配電路；所述LC匹配網(wǎng)絡(luò)的輸入端通過隔直電容連接至所述藍(lán) 牙芯片的射頻差分端口、輸出端連接所述調(diào)整電路的輸入端；所述匹配電路的輸入端和輸 出端分別連接至所述調(diào)整電路的輸出端和所述天線；所述LC匹配網(wǎng)絡(luò)用于將所述射頻差 分端口的兩個差分信號合成一個單端信號，所述匹配電路用于在所述調(diào)整電路的阻抗補償 作用下對所述單端信號進行匹配，以形成與所述藍(lán)牙芯片的輸出阻抗共軛匹配的天線輸入 阻抗。在本技術(shù)方案中，藍(lán)牙芯片通過差分端口輸出兩路平衡反相的差分信號，而天線端為 非平衡結(jié)構(gòu)，經(jīng)過LC匹配網(wǎng)絡(luò)之后將兩路差分信號合成一個單端信號，再通過匹配電路將 該單端信號匹配為50歐姆，但是由于各電路板本身具有差異，并且各電路板的走線布局不 同，導(dǎo)致理論上按照匹配為50歐姆的目標(biāo)進行設(shè)計的電路，在實際應(yīng)用時，往往不能達到 50歐姆，導(dǎo)致藍(lán)牙芯片的輸出阻抗和天線的輸入阻抗無法真正實現(xiàn)共軛匹配，而本技術(shù)方 案中通過與匹配電路串聯(lián)的調(diào)整電路進行阻抗的調(diào)試補償，保證經(jīng)匹配電路之后的輸出阻 抗為50歐姆，從而達到最大功率輸出，大大提高了有效輻射距離。
[0006] 優(yōu)選地，所述調(diào)整電路包括電阻或電感，用以提供0?10Q的阻抗補償。通過將 電阻或電感串聯(lián)于LC匹配網(wǎng)絡(luò)的輸出端和匹配電路的輸入端之間實現(xiàn)阻抗調(diào)試補償，以 保證匹配電路輸出更加準(zhǔn)確的50歐姆阻抗，而采用電阻的成本低于采用電感。
[0007] 優(yōu)選地，所述隔直電容包括分別連接至所述射頻差分端口的第一隔直電容和第二 隔直電容，所述LC匹配網(wǎng)絡(luò)包括第一電容、第一電感、第二電容和第二電感，所述第一隔直 電容、所述第一電容、所述調(diào)整電路依次串聯(lián)，所述第一電感一端連接于所述第一隔直電容 和所述第一電容之間、另一端接地；所述第二隔直電容、所述第二電感、所述調(diào)整電路依次 串聯(lián)，所述第二電容一端連接于所述第二隔直電容和所述第二電感之間、另一端接地；所述 匹配電路包括第三電容和第三電感，所述第三電容一端連接所述調(diào)整電路的輸出端、另一 端接地；所述第三電感一端連接所述調(diào)整電路的輸出端、另一端連接至所述天線。
[0008] 本實用新型的另一實施例提供了一種用于遠(yuǎn)距離感知的藍(lán)牙穿戴設(shè)備，包括佩戴 環(huán)、設(shè)于所述佩戴環(huán)上的表盤殼體以及設(shè)于所述表盤殼體內(nèi)的電路板，所述電路板包括藍(lán) 牙芯片、天線以及前述的平衡轉(zhuǎn)換器，所述平衡轉(zhuǎn)換器的輸入端連接于所述藍(lán)牙芯片的射 頻差分端口，輸出端連接于所述天線，通過所述天線向外輻射攜帶設(shè)備標(biāo)識信息的藍(lán)牙信 號。用戶的設(shè)備的藍(lán)牙芯片輸出攜帶設(shè)備標(biāo)識信息的差分信號，經(jīng)平衡轉(zhuǎn)換器進行阻抗匹 配處理之后，以最大化功率輻射出去，這樣一來，信號傳輸?shù)挠行Ь嚯x便可大大增加，由于 采用了本實用新型中提供的前述平衡轉(zhuǎn)換器，相比現(xiàn)有技術(shù)，信號輻射距離增大約30米， 穩(wěn)定連接距離增大約20米，房屋阻隔后還能輻射的距離也增大了 10米。
[0009] 優(yōu)選地，所述電路板還包括連接于所述藍(lán)牙芯片的LED提示模塊，所述LED提示模 塊用于在感知到目標(biāo)用戶時進行閃爍提示。
[0010] 優(yōu)選地，所述表盤殼體為半心形，當(dāng)兩個半心形的所述表盤殼體接觸吻合為一個 完整的心形時，所述LED提示模塊進行閃爍。
[0011] 優(yōu)選地，所述天線為蛇形倒F印制天線，且長度為藍(lán)牙波長的1/4。為了滿足設(shè)備 小型化要求，同時又要保證天線長度以使信號能高效向外輻射，因此天線設(shè)計為蛇形環(huán)繞， 以減小占用的空間。天線長度為藍(lán)牙波長的1/4時，輻射效果較佳。
[0012] 優(yōu)選地，所述電路板還包括電壓測量電路，連接于所述藍(lán)牙芯片以將所述設(shè)備的 電源電量發(fā)送至所述藍(lán)牙芯片，進行低電提醒。
[0013] 優(yōu)選地，所述電路板還包括連接于所述藍(lán)牙芯片的復(fù)位電路，用于重啟或關(guān)閉所 述設(shè)備。
[0014] 優(yōu)選地，所述電路板還包括退耦電容模塊，連接于電源端口用于防止電源被干擾。
【附圖說明】
[0015] 圖1是本實用新型【具體實施方式】提供的用于遠(yuǎn)距離感知的藍(lán)牙穿戴設(shè)備的電路 原理框圖；
[0016] 圖2是圖1中的藍(lán)牙芯片的電路圖；
[0017] 圖3是圖1中的平衡轉(zhuǎn)換器的電路圖；
[0018] 圖4是圖1中的LED模塊的電路圖；
[0019] 圖5是圖1中的退耦電容模塊的電路圖；
[0020] 圖6是圖1中的電壓測量電路的電路圖；
[0021] 圖7是圖1中的復(fù)位電路的電路圖；
[0022] 圖8是圖1中的基準(zhǔn)電路的電路圖；
[0023] 圖9是圖1中的32K晶振的電路圖；
[0024] 圖10是圖1中的32M晶振的電路圖；
[0025] 圖11是天線的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0026] 圖12-1是與男款表盤殼體相適應(yīng)的PCB示意圖；
[0027] 圖12-2是與女款表盤殼體相適應(yīng)的PCB示意圖。
【具體實施方式】
[0028] 下面對照附圖并結(jié)合優(yōu)選的實施方式對本實用新型作進一步說明。
[0029] 本實用新型的【具體實施方式】提供一種用于遠(yuǎn)距離感知的藍(lán)牙穿戴設(shè)備（以下可 簡稱設(shè)備），可以是一種智能手環(huán)。所述設(shè)備通過用戶的手機藍(lán)牙模塊與手機上的遠(yuǎn)距離 感知APP建立連接而配對使用，并且所述設(shè)備通