CYW20829解決方案再升級 英飛凌把藍牙連接距離延長至5.7公里

在海灘進行了一次實驗，對CYW20829芯片進行了測試，實現(xiàn)了2.3公里的藍牙低功耗（LE）連接距離。

為了進一步增加上次測試的藍牙連接距離，我們進行了第二次測試。這一次，我們的目標是在兩個碼頭之間長達2.8公里的距離，維持藍牙LE長距離連接。我們首先優(yōu)化了藍牙LE連接的時序，輕松實現(xiàn)了2.8公里的連接距離。然后，我們增加了一個定制前端模塊來改進鏈路預算，并將連接距離增加到超過5.7公里。

當我們在實現(xiàn)2.3公里的藍牙LE長距離連接時，每個CYW20829評估板都配置了一個內部10 dBm 發(fā)射功率放大器（iPA）和一個內部低噪聲放大器（iLNA），以實現(xiàn)高達-106 dBm的接收靈敏度，從而提供最大116 dB的鏈路預算。兩個放大器均內置于CYW20829芯片，其中iPA用于放大發(fā)射信號，而iLNA用于放大接收信號。我們帶著這一解決方案再次來到海灘。由于優(yōu)化了時序，我們將視距（LoS）連接距離增加到了2.8公里，重連距離增加到了2.7公里。

圖1：CYW20829芯片和Berex 8TR8219

為了實現(xiàn)近6公里的藍牙LE長距離連接，我們使用了Berex 8TR8219外部前端模塊（或稱外部FEM）以及CYW20829芯片，如圖1所示。Berex為我們定制了8TR8219，以通過節(jié)能優(yōu)化CYW20829芯片的距離性能。Berex 8TR8219兼具外置功率放大器（ePA）和外置低噪聲放大器（eLNA）的功能，因此它可以放大發(fā)射信號和接收信號。該解決方案進一步放大了來自CYW20829芯片的射頻信號，實現(xiàn)高達12 dBm1的輸出功率1和高達-110 dBm的接收器靈敏度，如圖3所示。

圖2：CYW20829射頻性能

圖3：CYW20829射頻性能與外部FEM

通過外部FEM解決方案增加連接距離

如表1所示，CYW20829片外編碼PHY (S8) 層靈敏度高達-106 dBm，發(fā)射輸出功率最高達到10 dBm。在該條件下，我們實現(xiàn)了最大116 dB的鏈路預算。借助Berex 8TR8219，我們將編碼PHY (S8) 層靈敏度提高到了-110 dBm，將發(fā)射輸出功率增加到了12 dBm，從而使鏈路預算達到約122 dB。通過使用CYW20829 芯片 + FEM解決方案，鏈路預算增加了多達6 dB，可以看到開放環(huán)境中藍牙LE長距離連接性能大幅提升。

憑借CYW20829芯片 + FEM解決方案，我們能夠輕松實現(xiàn)2.8公里的連接距離，這是上次測試中LoS連接的極限值。而這次使用CYW20829 芯片 + FEM解決方案進行了測試，實現(xiàn)了5.7公里的LoS連接距離和大約5.3公里的重新連接距離。

正如在上一篇文章中提到，我們的測試環(huán)境很不理想——四周存在很多干擾源，包括有多個2.4 GHz設備的路人和商店。

表1：不同PA/LNA配置下CYW20829芯片藍牙LE長距離性能

某些應用的鏈路預算要求高于我們的iPA/iLNA解決方案所能提供的鏈路預算水平。比如，倉庫環(huán)境經(jīng)常存在金屬貨架和托盤貨物產(chǎn)生的重大干擾。存在大量固有干擾的環(huán)境可能需要外部FEM解決方案提供更高的鏈路預算。理論上，鏈路預算每增加6 dB，連接距離就會增加一倍。然而，在像倉庫這樣的噪聲環(huán)境中，這一點目前無法實現(xiàn)，但未來有望增加。

其他可能受益于外部FEM解決方案的應用包括倉庫機器人自動化、工業(yè)資產(chǎn)跟蹤、太陽能農場、電子貨架標簽、用于監(jiān)控設備和動物的智能農業(yè)系統(tǒng)，以及戶外用電動工具。

1 12 dBm 的使用受當?shù)胤ㄒ?guī)要求的限制，最終性能可能會有所不同。