[实用新型]平衡转换器和用于远距离感知的蓝牙穿戴设备

说明书

技术领域

本实用新型涉及智能穿戴设备，尤其涉及一种用于远距离感知的超低功耗蓝牙穿戴设备。

背景技术

蓝牙技术是最早由东芝、爱立信、IBM、Intel和诺基亚于1998年5月共同提出的近距离无线数字通信的技术标准，其目标是实现最高数据传输速度1Mb/s、最大传输距离10米，用户不必经过申请便可利用2.4GHz的ISM(工业、科学、医学)频带，在其上设立79个带宽为1MHz的信道，用每秒钟切换1600次的频率、滚齿方式的频谱扩散技术来实现电波的收发。

目前广泛使用的蓝牙版本为2012年提出的4.0版本，该版本具有更加省电、成本低、3毫秒低延迟、超长有效连接距离、AES-128加密等诸多优点，通常用在蓝牙耳机、蓝牙音箱等设备上。蓝牙4.0将传统蓝牙技术、高速技术和低耗能技术融于一体，与老版3.0相比功耗降低了90％。蓝牙4.0在智能手机、防盗、心律监视、血糖监测、智能仪表和物联网等众多领域已得到应用。

随着近年来穿戴设备的兴起，智能手环开始进入人们的日常生活。当前市面上大多数的蓝牙智能手环仅仅通过蓝牙实现账号绑定、简单的数据传输等，使用功能十分单一，未能充分发挥蓝牙4.0超长有效距离、低功耗等优势。然而，在用蓝牙4.0技术进行远距离传输数据时，通常存在蓝牙模块的辐射输出功率无法最大化的问题，例如存在信号反射、衰减等导致信号难以进行高效、准确的传输，从而导致采用蓝牙4.0进行传输时，有效传输距离大大缩短。

实用新型内容

本实用新型的实施例提出一种平衡转换器，连接于蓝牙芯片与天线之间，用于进行阻抗变换以使蓝牙芯片的输出阻抗与天线的输入阻抗达到共轭匹配，该平衡转换器包括LC匹配网络、调整电路和匹配电路；所述LC匹配网络的输入端通过隔直电容连接至所述蓝牙芯片的射频差分端口、输出端连接所述调整电路的输入端；所述匹配电路的输入端和输出端分别连接至所述调整电路的输出端和所述天线；所述LC匹配网络用于将所述射频差分端口的两个差分信号合成一个单端信号，所述匹配电路用于在所述调整电路的阻抗补偿作用下对所述单端信号进行匹配，以形成与所述蓝牙芯片的输出阻抗共轭匹配的天线输入阻抗。在本技术方案中，蓝牙芯片通过差分端口输出两路平衡反相的差分信号，而天线端为非平衡结构，经过LC匹配网络之后将两路差分信号合成一个单端信号，再通过匹配电路将该单端信号匹配为50欧姆，但是由于各电路板本身具有差异，并且各电路板的走线布局不同，导致理论上按照匹配为50欧姆的目标进行设计的电路，在实际应用时，往往不能达到50欧姆，导致蓝牙芯片的输出阻抗和天线的输入阻抗无法真正实现共轭匹配，而本技术方案中通过与匹配电路串联的调整电路进行阻抗的调试补偿，保证经匹配电路之后的输出阻抗为50欧姆，从而达到最大功率输出，大大提高了有效辐射距离。

优选地，所述调整电路包括电阻或电感，用以提供0～10Ω的阻抗补偿。通过将电阻或电感串联于LC匹配网络的输出端和匹配电路的输入端之间实现阻抗调试补偿，以保证匹配电路输出更加准确的50欧姆阻抗，而采用电阻的成本低于采用电感。

优选地，所述隔直电容包括分别连接至所述射频差分端口的第一隔直电容和第二隔直电容，所述LC匹配网络包括第一电容、第一电感、第二电容和第二电感，所述第一隔直电容、所述第一电容、所述调整电路依次串联，所述第一电感一端连接于所述第一隔直电容和所述第一电容之间、另一端接地；所述第二隔直电容、所述第二电感、所述调整电路依次串联，所述第二电容一端连接于所述第二隔直电容和所述第二电感之间、另一端接地；所述匹配电路包括第三电容和第三电感，所述第三电容一端连接所述调整电路的输出端、另一端接地；所述第三电感一端连接所述调整电路的输出端、另一端连接至所述天线。

本实用新型的另一实施例提供了一种用于远距离感知的蓝牙穿戴设备，包括佩戴环、设于所述佩戴环上的表盘壳体以及设于所述表盘壳体内的电路板，所述电路板包括蓝牙芯片、天线以及前述的平衡转换器，所述平衡转换器的输入端连接于所述蓝牙芯片的射频差分端口，输出端连接于所述天线，通过所述天线向外辐射携带设备标识信息的蓝牙信号。用户的设备的蓝牙芯片输出携带设备标识信息的差分信号，经平衡转换器进行阻抗匹配处理之后，以最大化功率辐射出去，这样一来，信号传输的有效距离便可大大增加，由于采用了本实用新型中提供的前述平衡转换器，相比现有技术，信号辐射距离增大约30米，稳定连接距离增大约20米，房屋阻隔后还能辐射的距离也增大了10米。

优选地，所述电路板还包括连接于所述蓝牙芯片的LED提示模块，所述LED提示模块用于在感知到目标用户时进行闪烁提示。