logo蓝牙技术完全可以代替电缆使用。对于产品经理和设计工程师来说，问题是由lsquo引起的。蓝牙功能何时实现？rsquo;转向系统；怎样才能在设计中实现蓝牙功能呢？rsquo;蓝牙电路板的设计有什么样的陷阱？应该采用哪种最高效率、性价比最高的方法？对于缺乏无线设计经验的PCB设计人来说，掌握蓝牙电路板设计中的测试和质量认证的战略很重要。
蓝牙是短距离无线网络技术，其在电力水平1（最高功率水平+20dBm，有效范围100m）、电力水平2（最高功率水平+4dBm，有效范围20m）、电力水平3（最高功率水平0dBm，有效范围10m）三个功率水平上操作。
蓝牙版本V1.2所需的元件不仅可以提供更好的接口保护，还可以增强蓝牙产品和其他2.4GHz产品WLAN、一些无线电话和微波炉的共存性，并提供比先前版本更好的语音连接。大多数新功能都是由于自适应跳频AFH技术、增强的语音处理以及更快的连接建立技术的引入。当然，蓝牙1.2版本的产品必须与1.1版本的产品兼容。
图1是射频晶片与天线之间的蓝牙无线晶片。
PCB设计如果负责人选择将蓝牙技术集成到产品中，除了产品供应商提供的简单性能参数之外，还需要考虑很多实施问题。例如，如何在产品中使用测试脚本？产品是采用嵌入式安装还是采用外部安装。产品需要帮助什么样的工作系统？产品需要提供哪些性能或业务来满足应用需求？产品包装设计支持嵌入式天线或外部天线吗？产品的生命周期是多少？相关产品能派生多少？
最有效的设计
第一个蓝牙电路板设计由一系列分离的IC和辅助电路组成，最终形成蓝牙模块。随着技术的进步，蓝牙电路板设计的集成度持续增加，外部元件减少。因此，最新的模块化解决方案可以提供由显著降低设计风险、距离lsquoPCB设计的人员优化的蓝牙技术。完美蓝牙解决方案rsquo；又前进了一步。
在设计中添加蓝牙功能时应考虑的主要问题是确认模块或晶圆组是否满足当前蓝牙标淮V1。避免设计延迟的有效方法是选择不需要附加的蓝牙认证或FCC/CE管理认证的产品。
PCB设计负责人的性能优秀，需要选择带有板存储器的蓝牙解决方案。由此，设计的生命周期将扩展到今后几代的产品。如果选择性能合适的模块，初期可能会降低成本，但后续产品不得不重新设计。
图2:4.7nH串联电感的优化调整电路。
除了所期望的射频（RF）和基本频率功能之外，最新的蓝牙模块还可以提供专用微控制器、天线和连接器集成以及板上闪存、电压调节器、滤波器和晶体振动等其他功能。这些特性可以简化设计，削减开发成本，缩短产品的发售时间。
PCB设计如果用户没有使用上述高级集成模块，则需要非常严格地设计蓝牙电路板PCB。元件布置、跟踪扫描、莲藕消除、接地、屏蔽和电路板材料等是特别影响产品射频性能的重要因素。如果预先设计并使用事先认证的模块，PCB设计用户可以避免这些问题，并且在最终设计中不需要考虑上述因素。
产品开发的问题
PCB设计）当用户理解产品的上述基本应用要求时，还必须关注电力消耗（这与电池的寿命有关）、现有产品设计中蓝牙电路的物理空间限制（蓝牙电路占用多少空间）以及传输速度的限制和要求。例如，大部分蓝牙互连应用的速度被限制为732.2bps，影响产品的声信质量。
开发过程中重要的5个要素如下所示。
1.模块和晶圆组
在PCB设计中直接采用晶片的优点是能够节约控制板的空间，但仅此而已。单独的晶片或晶片组设计方法需要使用射频设计资源在发射和接收路径中提供滤波器、放大器、调节网络、振盪器、时间脉冲和天线。另外，该方法需要大量与设计认证和集成相关的测试设备。此外，该设计方法还需要获得蓝牙产品的使用认证，除了设计时间、射频专业技能和验证製程之外。
2.天线
在大多数蓝牙手持设备中，信号必须以球形模式发送，并连接各个方向的天线。良好的天线设计对于蓝牙产品非常重要，要选择外部天线的设计，必须考虑控制板空间、成本、天线模式。另外，附属元件、外壳、离地距离等因素也对天线的最终性能产生重要影响。
如果选择了没有天线的模块，PCB设计用户必须充分理解产品的使用环境。如果无线链路与天线之间的供应不匹配，则信号被反射到电路中，从而导致严重的信号强度损失。
图3:0欧姆调整电路的回波损耗（第1方式）和优化调整电路的回波损耗（第2方式）。
最近，集成天线模块出现在市场上。PCB设计在用户选择的模块具有集成到控制板的天线的情况下，实际上完成了重要的天线调整。如果选择了没有天线的模块，PCB设计负责人必须重新调整天线，解决方案必须接受蓝牙质量认证委员会BQRB的认证。
3.天线调整
大部分蓝牙无线晶片组和模块的前端架构具有晶片上的收发交换结构，从而收发路径可以使用相同的差动端口。典型的输出收发器架构是将发射和接收集成的链路。
如图1所示，当设计蓝牙模块时，由L1和C1组成的调节网络与Tx差分端口平衡，并进行了63-？不平衡变压器Balun）之间的阻抗可以被转换。Balun差分信号可以转换为带通滤波器和提供给天线端口的单端信号。通过滤波和L2/C2网络的组合，能够防止射频信号干扰电路。信号通道中的低通滤波器还可以向Tx信号提供辅助滤波，并且Rx可以抑制通道中的干扰。
屏蔽有助于降低内部和外部干扰，使得模块和其他射频敏感性元件不受影响。此外，因为还需要考虑射频莲藕因素，所以有必要严格计划PCB上的元件的布局。
例如，在测量天线蓝牙元件的射频性能时，可以考虑以下两种设计方案。第一方面使用零阶调节网络来测量天线的初始状态（图2所示），第二方面使用优化的调节网络来提高天线的性能（图3所示）。
在上述两个方面中，需要包括3D发射模式、回波损耗和天线效率的测量。在本文的分析中，主要考虑回波损耗和天线效率因素。在上述示例中，初始天线测量表明天线偏离2.45GHz的中心频率，因此需要调整元件。结果发现，如果采用优化的调整电路（表1所示），则可以实现44%的天线效率（峰值点2.45GHz）。第一个方面的回波损耗是？2.9在5.0dB之间，使用调整电路进行？6.5可以在12.4dB之间改进。
分析表明，虽然天线仅是一个元件，但是在设计天线电路时，需要使用其他电路来优化性能，尤其需要特别考虑滤波的必要性、调整电路、布局。
4.连接器
许多蓝牙模块没有连接器，但具有镀铅BGA或SMD封装。需要使用BGA或SMD修复工作站来修复具有这种镀铅封装的任何模块。如果这些工作站不仅价格昂贵，而且还需要从PCB板中提取测试、消除错误或修理，则製程整个过程的周期较长。在这些情况下，不仅主PCB板容易破损，还不容易在PCB上复原镀铅模块。例如，需要使用BGAX射线仪来验证销是否正确连接到PCB。PCB设计对于用户来说，如果能够从模块的连接器正确导出信号，一定能够节省很多时间和劳力。
图4：蓝牙模块的常规射频测试平台。
当模块包括提供USB或UART接口标淮的连接器时，PCB设计用户可以在现有设计中添加即插即用模块，而不需要诸如再设计PCB或集成BGA或SMT之类的组件。模块上的连接器也有助于消除和测试错误，无需添加其他特殊设备。
决赛
一些模块完全不提供板上的晶体振动，但其他模块提供板上的晶体振动，而模块没有完全测试和认证。因此，在这些情况下，需要考虑几个特殊的设计。
晶体振动的特性也各不相同，各晶体振动具有优化的偏移量，将振盪器上的相位噪声抑制到最小限度。因此，在使用晶体振动的情况下，晶体振动的偏移量必须单独配置。在具有板上的晶体振动的认证的模式组中，为了将相位噪声抑制到最小限度，可以在各模式组中预先存储晶体振动的偏移量。
协议栈
标淮蓝牙元件至少包括用于支持基本串行通信蓝牙主机协议的主接口移动性栈，例如蓝牙通信产品的跳频同步。模块制造商可以在诸如支持线缆交换串列埠规范（Spp）之类的协议栈的上部加载规格。终端用户还可以定制协议63？开发堆栈或第三方开发的协议？也可以购买堆栈。
考试中应注意的事项
图4所示的测试平台可以测试蓝牙模块的大部分射频参数，例如是与接收/发送信号输出、同频干扰、接收信号强度指示RSSI相关联的误码率BER性能和邻频干扰。
图4中的测量目标设备DUT是使用介质面板连接到pC的实际蓝牙模块，在这种情况下，模块需要直流电源，并且还需要安装与pC对应的测试软件。
该测试平台的核心部分是蓝牙测试仪，还可以利用频谱分析来检查设备的射频端口上的信号的频谱内容，邻频干扰测量信号频谱、谐波、同频干扰和噪声。
图4中的蓝牙信号发生器可以产生期望频带和频的噪声。射频混频器/分离器不仅可以将噪声与射频信号混合，还可以分离路由到频谱分析和蓝牙测试仪的射频信号。其他测试淮依赖于具体应用。
可以使用图4所示的测试平台进行的测试还包括：。
*模块随时间变化的频率和功率性能
*根据通道数量的功率性能
* 同频干扰
* 邻频干扰
*信号光谱的内容
*谐波内容
模块没有天线时，需要追加调整电路。类似地，如果需要将天线接合到控制面板（参见前述天线调整），则需要更广泛的测量。如果天线装置没有正确粘合，就需要寻求天线制造商的帮助。
由于使用事先取得认证的完全集成模块，产品通过了BQB、CE以及FCC的认证，所以可以免除射频一致性测试或数据传输率测试。蓝牙认证包括射频一致性测试和互连性测试。因此，对于所有工程师来说，最重要的是向模块提供适当的信号强度，并将适当的应用或协议叠加在最终产品上。
蓝牙认证
蓝牙认证将OEM的产品注册到蓝牙官方网站，允许产品使用蓝牙商标。经认定，各种供应商的蓝牙产品将相互连接，以符合蓝牙规格。认证过程可以分为四部分：无线链路要求、协议要求、摘要要求和消息要求。
整个认证过程由蓝牙质量认证委员会（蓝牙Qualification Review Board，BQRB）监视和管理。认证基于由蓝牙认证过程BQP创建的一系列参考测试系统一致性测试和其他匹配标淮蓝牙产品的互连性测试。测试由SIG部下的BQRB批准的蓝牙认证测试部门BQTF实施。
除了测试之外，想要取得认证的制造商需要提交承诺声明。蓝牙认证组织BQB审查声明。此外，除了BQB的认证之外，蓝牙产品还需要取得FCC和CE等其他认证。
PCB设计在用户选择了将预先认证的模块与天线组合设计的情况下，不需要再认证。如果您选择了需要附加组件（包括连接器和天线）的模块，则需要重新认证设计。通过再认证，产品的设计周期会延长数周。新设计认证的成本也各不相同，产品在世界上使用的范围不同。例如，如果取得全球认证，成本将超过10万美元。BQTF尽管最近显著减少了认证费用，但是使用取得了事先认证的模块，能够节省相当大的成本。
在新设计或现有设计中实现蓝牙解决方案PCB设计的负责人必须明确认识设计应用的需求，慎重选择模块或晶片组进行设计。幸运的是，随着蓝牙技术的进步，PCB设计人员可以通过有限的优化和射频电路设计来实现蓝牙功能。根据最新开发的模块，认证也被免除，设计应用的使用范围大幅扩大。因此，PCB设计用户可以更快地提供完全认证的可靠设计。
