Bluetooth зовнішня антена. Як створити антену для адаптера Bluetooth, збільшити дальність прийому. Планарні антенні системи BlueTooth у стільникових телефонах

14.08.2023

Декілька фірм, такі як Hitachi Metals, Murata, Yocowo, Antek Wireless, Centurion та інші, вже виробляють широкий набір антен, які застосовуються в стільниковій телефонії та спеціально призначені для систем Bluetooth, використовуючи керамічні матеріали з добрими високочастотними властивостями.

Фірма Hitachi Metals випустила антени типу "E-Type Electrode Configuration" (рис. 28), що добре підходять для додатків Bluetooth. Місце, потрібне для нової антени, дуже маленьке (15x3x2 мм), вона не чутлива до розташування периферійних частин, може бути виконана у вигляді високоефективної антени-кристалу для Bluetooth, проста у використанні.

Мал. 28

Фірма Antek Wireless Inc. розробила нову 2,4-ГГц антену оригінальної конструкції, яка забезпечує ефективність, що перевищує фактично будь-які технічні вимоги проекту, мініатюрна, і може бути встановлена майже будь-який пристрій. Антена застосовна для різних програм типу бездротової передачі відеосигналу, аудіообладнання, головних телефонів, модемів, мобільних комп'ютерів, портативних телефонів та інших переносних кишенькових пристроїв, що використовують протоколи Bluetooth, IEEE 802.11 та HomeRF.

Компанія Centurion International розробила внутрішню антену PIFA або різновиди плоскої антени для використання у переносних комп'ютерах, що використовують технологію Bluetooth. Нова антена дає можливість комп'ютерним фірмам - виробникам розробити переносні пристрої, які легко зв'язуються з портативними телефонами та системами обміну повідомленнями, що з'єднуються з Інтернетом на високих швидкостях передачі даних.

Murata Manufacturing Co. почала виробництво та продаж вбудованих діелектричних антен для ноутбуків, що використовують технологію Bluetooth (рис. 29). Розміри модуля нової серії G2 – 15x5,8x7,0 мм.

Мал. 29

Компанія Miyazaki Matsushita Electric Industrial Co. Ltd. Випускає надкомпактну антену для пристроїв Bluetooth (30). Антена виконана на керамічній основі та має розміри 5x1,2x1,2 мм. Це найменша антена в індустрії Bluetooth. Характеристики антени наступні: робоча частота 2,4 ГГц, коефіцієнт посилення -2 dBi, коефіцієнт стоячої хвилі за напругою (КСВН) 2,0.

TDK Corp. випускає дві напівхвильові антени невеликого розміру (7 на 7 мм) для використання у виробах на основі технології Bluetooth. Антена CANPB0715 має коефіцієнт посилення -5 dBi, а антена CANPB0716 – 3 dBi. Більшість інших малих антен є чвертьхвильовими. Їх використання можливе лише у великих мобільних пристроях, таких як ноутбуки, де здійснюється заземлення на корпус пристрою.

Раніше антени мали дві основні конфігурації: зворотну несиметричну антену F-типу та плоску антену. Перевернута F-антена має одну сторону відкриту, а іншу - заземлену, що зроблено для скорочення розміру, але відкрита сторона підпорядкована впливу електрода, що заземлює.

Мал. 30

Тому потрібна велика область, щоб реалізувати антенні властивості заданому просторі, і необхідна обережність при проектуванні розташування периферійних компонентів. Крім того, плоска антена високо чутлива (високе посилення) і має сильні спрямовані властивості, роблячи її непридатною для додатків Bluetooth, де потрібна всеспрямованість.

Тип антени, розроблений Hitachi Metals, має унікальні переваги зворотної антени F-типу, але включає електроди з обох сторін і додається центральний, конусоподібний електрод. Іншими словами, нова конфігурація E-Type Electrode, винайдена в Hitachi Metals, може бути ще більш зменшена, і значно не впливає на довколишні заземлюючі електроди. Чим менше антена, тим менше корпус впливає її параметри.

Аналіз усіх конструкцій антен для системи Bluetooth, наведених вище, дозволяє виділити основні антенні параметри, що входять до специфікації антени, на підставі чого можна вибирати метод проектування мобільного телефону з такою антеною.

Технічні вимоги до антени системи Bluetooth:

Робоча смуга частот: 2400…2500 МГц;

Середнє посилення: -3 dBi;

Вхідний опір: 50 Ом;

VSWR: 3 або менше.

У процесі проектування антени необхідно:

Оптимізувати земляну поверхню (іноді звану противагою), тобто знайти оптимальне заповнення внутрішньої поверхні корпусу телефону провідними ділянками. В даний час це часто реалізується забарвленням окремих частин корпусу фарбою, що проводить.

Метою проектування антени є отримання необхідної діаграми спрямованості (ДН) та гарне узгодження у робочій смузі частот.

Бездротові пристрої дуже зручні – вам не потрібно більше переживати за дроти, проте ви повинні чітко розуміти, що зв'язок «по повітрю» має певні обмеження по радіусу. Причому дешевшим, наприклад, буде Bluetooth-адаптер, який ви купуєте для свого комп'ютера, тим менше ви зможете відійти від нього, щоб отримувати стабільний зв'язок. Звичайно, і деякі дорогі пристрої не завжди видають добрі результати. Сьогодні ми поговоримо про те, як посилити сигнал Bluetooth та наскільки це реально.

Загальна інформація

У статті описуються деякі методи, які мають на увазі під собою розбирання адаптера, заміну його частин або модифікацію за допомогою паяння, що може підійти далеко не кожному. Якщо ви не розумієтеся на електроніці, не дуже спритні у користуванні паяльником або ваш пристрій на гарантії, то, будь ласка, краще уникайте подібних методів.

Доповнюємо адаптер

Найпростішим, але не найефективнішим методом, як збільшити швидкість Bluetooth, можна вважати доповнення адаптера відбивачем, який направить сигнал у певному напрямку, а не посилить його поширення на 360 градусів.

Ви можете спробувати зробити такий відбивач з бляшаної пивної банки, зрізавши у неї верх і зробивши ще кілька прорізів: зверху вниз і потім від неї трохи в сторони, як би злегка відокремлюючи банк.

Bluetooth-адаптер кріпиться по центру тим, що вам до вподоби, і підключається до комп'ютера USB-перехідником.

Щось подібне можна зробити і з картону з наклеєною на нього фольгою.

Ще один варіант, який може спрацювати, - це відрізати тільки верх банки, потім зробити проріз для корпусу ближче до низу банки і вставити адаптер всередину стороною, на якій знаходиться антена. Далі знову ж таки фіксуємо зручним вам методом і підключаємо через подовжувач.

Модифікації

А зараз ми поговоримо про способи, які мають на увазі фізичну модифікацію вже безпосередньо самого адаптера. У дешевших ви навряд чи знайдете зовнішню антену, в чому, власне, і є їхня проблема.

Розкриваємо корпус, якщо є така можливість, і шукаємо SMD-антену, яка впаяна в плату - вам необхідно буде її випаяти, тільки дуже акуратно, не перегріваючи деталь.

Далі ми на місце антени припаюємо SMA-конектор, перед цим вилучивши все зайве: частину, в яку вкручують антену, не чіпаємо, а на іншому кінці відрізаємо край, розділяємо екран і жили, зачищаємо їх, лудимо і припаюємо.

Якщо у вас виникають сумніви, куди саме паяти, то найкраще звернутися на форуми радіоаматорів.

Тепер підключаємо до того, що у нас вийшло, антену, яку можна сміливо скрутити зі старого Wi-Fi.

Якщо ж у вас дорожчий пристрій вже із зовнішньою антеною, але ви все одно незадоволені сигналом, то врятувати ситуацію може антена Hyper gain - купуєте її, відрізаєте перехідник для підключення та розділяєте екран із житловою.

Планарні антенні системи BlueTooth у стільникових телефонах

В. Калінічев, А. Курушин, В. Недера

Планарні антенні системи BlueTooth у стільникових телефонах

Розглядаються питання застосування планарних мікросмужкових антен у системі бездротового локального зв'язку Bluetooth. Розглянуто конструкції та методи аналізу планарної керамічної антени, з урахуванням втрат у кераміці. Для чисельного аналізу антени у корпусі використано програму HFSS. Для конкретної трубки виконані розрахунки: розподіл струму по поверхні металевого, покритого зверху діелектриком, корпусу телефону, діаграми спрямованості для різної орієнтації стільникового телефону. Дано огляд серійних Bluetooth-антен, а також рекомендації щодо встановлення цих антен у корпус.

Вступ

Збільшення швидкості обміну інформацією сприяло розвитку бездротових систем зв'язку на домашньому рівні. Персональні комп'ютери та ноутбуки, стільникові телефони, CD- та МР3-плеєри, цифрові фото- та відеокамери та маса інших цифрових пристроїв (рис. 1), що часто під'єднуються один до одного та до стаціонарних комп'ютерів, створили проблему їхнього зв'язку.

Рисунок 1. Система ближнього локального зв'язку за допомогою бездротової технології Bluetooth

Кабель став незручний - підключатися треба часто, розміри самого кабелю з роз'ємами чи не більше власного пристрою і так далі. На цьому тлі різко зросла актуальність бездротових локальних технологій WLAN (Wireless Local Area Networking), що забезпечують безконтактне підключення пристрою до провідного комп'ютера.

В результаті було запропоновано і почала швидко розвиватися система бездротового зв'язку Bluetooth (рис. 1). У спектрі радіочастот їй відведено 79 каналів у смузі 37 МГц (приблизно 2 МГц кожен) у діапазоні 2,4465-2,4835 ГГц.

Суть стандарту Bluetooth в оснащенні електронних пристроїв приймачами, що працюють на частоті 2,45 ГГц, мають радіус дії до 10 м і швидкість передачі інформації до 1 Мбіт/с. Можливості застосування даних пристроїв справді безмежні. Бездротові навушники, мишки, клавіатури, з'єднання мобільних телефонів та ноутбуків, обмін інформацією між кишеньковими комп'ютерами – всього не перерахувати.

Система Bluetooth працює у дозволеній смузі 2,45 ГГц (смуга промислового, наукового та медичного застосування ISM – Industry, Science, Medicine), що дозволяє вільно використовувати пристрої Bluetooth у всьому світі. Технологія використовує стрибкоподібну перебудову частоти (1600 стрибків/с) із розширенням спектра. При роботі передавач перескакує з однієї робочої частоти на іншу за псевдовипадковим алгоритмом. Для поділу приймального та передавального каналів використовується тимчасовий поділ (рис. 2). Підтримується синхронна та асинхронна передача даних та забезпечується інтеграція з TCP/IP. Тимчасові інтервали синхронізовані для передачі пакетів, кожен з яких передається на частоті радіосигналу.

Рисунок 2. Почерговий обмін даних між приладом A та приладом B

Споживання потужності пристроїв Bluetooth має бути не більше 0,1 Вт. Кожен пристрій має унікальну 48-біт мережну адресу, сумісну з форматом стандарту локальних мереж IEEE 802.

Основним принципом побудови систем Bluetooth є використання методу розширення спектра при стрибкоподібній зміні частоти (FHSS – Frequency Hop Spread Spectrum). Весь виділений для Bluetooth-радіозв'язку частотний діапазон 2402 ... 2480 ГГц розбитий на N частотних каналів. Смуга кожного каналу 1 МГц, рознесення каналів – 140…175 кГц. Для кодування пакетної інформації використовують частотну маніпуляцію.

Для США та Європи N = 79. Виняток становлять Іспанія та Франція, де для Bluetooth застосовується 23 частотні канали. Зміна каналів проводиться за псевдовипадковим законом із частотою 1600 Гц. Постійне чергування частот дозволяє радіоінтерфейсу Bluetooth транслювати інформацію по всьому діапазону ISM та уникнути впливу перешкод з боку пристроїв, що працюють у цьому діапазоні. Якщо цей канал зашумлений, то система перейде на інший, і так відбуватиметься доти, доки не виявиться канал, вільний від перешкод.

Швидкому старту системи Bluetooth чимало сприяла простота структури. До її складу входять радіомодуль-трансівер, контролер зв'язку (він же процесор) і керуючий пристрій, що реалізує протоколи Bluetooth верхніх рівнів, а також інтерфейс з термінальним пристроєм. Причому якщо трансівер і контролер зв'язку - це спеціалізовані мікросхеми (інтегральні або гібридні), то пристрої керування зв'язком реалізовані на стандартних мікроконтролерах, сигнальних процесорах або його функції підтримують центральні процесори потужних термінальних пристроїв (наприклад, ноутбуків).

Крім того, у пристроях Bluetooth застосовують інтегральні схеми, що використовуються в інших додатках, оскільки НВЧ-діапазон 2 ГГц освоєно досить добре, а закладені в Bluetooth технічні рішення самі по собі особливої новизни не містять. Справді, схема модуляції - поширена, технологія розширення спектра методом частотних стрибків добре відпрацьована, потужність мала.

Ключ до успіху Bluetooth-технології – радіоприймач. Низька вартість і мінімальна потужність були первинними міркуваннями як із реалізації технічних вимог інтерфейсу (коротка повітряна радіолінія), і під час проектування приемопередателя. Технологія Bluetooth дозволяє створити однокристальний приймач, об'єднуючи ВЧ-схему та схему обробки цифрових потоків на одному кремнієвому кристалі.

Приймач Bluetooth

Приймач Bluetooth може бути розділений на три функціональні блоки (рис. 3). Радіоблок містить перетворювачі вгору і вниз по ВЧ, ПЧ із смугою модулюючих частот, фільтр каналу, модулятор/демодулятор та синтезатор частот.

Рисунок 3. Основні елементи приймача Bluetooth

Радіоблок виконує перетворення FM-сигналу на частоті 2,45 ГГц на бітовий потік і навпаки. Антена – дуже важливий елемент системи. Антена має бути всеспрямованою та мати посилення 0 dBi, присутність користувача не повинна впливати на поширення сигналу. Через маленьку довжину хвилі на частоті 2,45 ГГц розмір антени обмежений кількома див. В даний час найчастіше застосовуються плоскі або PIFA антени, проте запропоновані ще більш мініатюрні конструкції E-типу на керамічній підкладці. Антена доповнюється смуговим фільтром, що виділяє частоту 2,45 ГГц зі смуги ISM.

Щоб реалізувати прості та стійкі приймачі та некогерентне детектування, Bluetooth використовує двійкову частотну маніпуляцію (ЧМ, FSK), з обкатуванням частотного стрибка Гаусовим імпульсом, зі швидкістю 1 Мбіт/с. Площа такого сигналу BT = 0,5 де B - смуга, T - тривалість імпульсу, при індексі модуляції від 0,28 до 0,35 і тривалості імпульсу 1 мкс. ЧС усуває потребу в АРУ, якій важко працювати при перемиканнях частот, і коли дані надходять у нерівномірних часових інтервалах. Вхідна частина ВЧ-приймача складається з перетворювача зі зниженням частоти, смугового фільтра каналу та частотного детектора.

Фільтр каналу виділяє смугу 1 МГц, і щодо нього пред'являються досить високі вимоги вибірковості. Оскільки смуга ISM повинна бути розділена з іншими системами в даній смузі (серед яких можуть бути інші системи Bluetooth), повинні бути вжиті заходи для запобігання взаємодії приладів. Зазвичай, приймач Bluetooth будується з перетворенням частоти вниз (тобто коли дзеркальний канал потрапляє в смугу ПЧ). Для розв'язки систем Bluetooth, що працюють поруч, коефіцієнти блокування по дзеркальному каналу повинні бути 20, 30 і 40 дБ для першого, другого і третього сусідніх каналів.

Через особливості експлуатації системи Bluetooth, технічні вимоги до інтермодуляції жорсткіші, ніж до чутливості приймача.

Щоб перекрити відстань 10 м з вихідною потужністю 0 дБм, достатньо чутливість приймача P хв = -70 дБм. З урахуванням рівня шуму на вході приймача -114 дБм (в шумовій смузі 1 МГц) та вимоги на виході приймального тракту K m = 21 дБ для забезпечення максимального коефіцієнта помилок передачі інформації BER = 0,1% отримуємо, що коефіцієнт шуму дорівнює 13 дБ . Ця величина розраховується з формули для чутливості

P хв = -174 дБм + NF + 10lgB + a + K m (1)

де -174 дБм – потужність теплового (kTB) шуму в смузі 1 Гц у нормальній температурі; NF – коефіцієнт шуму, дБ; B – смуга частот перед демодулятором, 1 МГц; a – поріг спрацьовування, a = 3 дБ; K m - Коефіцієнт, що залежить від виду модуляції.

У порівнянні з коефіцієнтом шуму, досягнутим на сьогодні, який значно нижчий за 13 дБ, ця величина здається досить поганим значенням. Однак, ця невисока вимога дозволяє використовувати дешеві компоненти з втратами і забезпечує захист від сигналів, що заважають (наведення в підкладці і розведення живлення).

Розрахунок динамічного діапазону приймача Bluetooth

Верхню межу динамічного діапазону можна оцінити за рівнем продукту інтермодуляційних спотворень 3-го порядку, якщо вважати, що на вході діють 2 сигнали із частотами двох сусідніх каналів.

Два сигнали з частотами f 0 + D f і f 0 + 2D f виробляють продукт інтермодуляційних спотворень третього порядку P IM3 в аналізованому радіоканалі з частотою f 0 . Рівень потужності продукту P IM3 залежить від вхідного сигналу інтерферуючої потужності P in і нелінійного параметра всього приймача - точки перетину третього порядку IP 3 - і дорівнює:

P IM3 = 3P in - 2IP 3 [дБ]. (2)

Вільний від спотворень динамічний діапазон визначається з умови, що спотворення лінійного та нелінійного походження однаково впливають на спотворення демодулятор і однаково погіршують виявлення власного сигналу. Значить, щоб BER не перевищив те саме значення 0,1%, яке задавалася при визначенні чутливості, потрібно, щоб потужність прийнятого сигналу була на 3 дБ вище рівня шумів (що відповідає чутливості приймача Pмин). Тому було отримано IP3 = -16 дБм у виразі (2), за умови, що продукт інтермодуляції PIM3 дорівнює чутливості приймача, два сигнали, що інтерферують, мають потужності 0 дБм, і інтерференція присутня на відстані в 1 м.

Поєднуючи значення IP3 = -16 дБм з чутливістю приймача P хв = -70 дБм, з (1) і (2) отримуємо, що вільний від спотворень динамічний діапазон (SFDR) приймача Bluetooth має дорівнювати

SFDR = 2/3 (IP 3 - (P хв + 3 дБ)) = 50 дБ. (3)

Блок передавача також досить простий. Двійкова GFSK-модуляція отримана прямою модуляцією ЧС-гетеродина. Додаткові фазові перетворення з підвищенням частоти не потрібні. Модулюючий сигнал фільтрується фільтром гауса, так щоб зберегти ширину спектра 1 МГц, як потрібно для FM-систем, що працюють в смузі ISM на частоті 2,45 ГГц. Модуляція з гаусової огинаючої не висуває високих вимог до лінійності вихідного каскаду передавача, тут можуть використовуватися економічні підсилювачі класу С.

Потужність передавача Bluetooth близько 0 дБм (дозволяється використовувати максимальну потужність до 20 дБм). Для рівнів потужності, що перевищують 0 дБм, застосовується регулювання потужності замкнутого контуру.

Розрахунок дальності роботи стільникового телефону в системі Bluetooth

Відомо, що потужність радіосигналу в точці прийому P n дорівнює:

де Р - випромінювана передавачем потужність; G m – максимальний коефіцієнт посилення передавальної антени; A ефф.м - максимальна ефективна площа приймальної антени (пропорційна геометричній площі антени); F(,) - функція діаграми спрямованості передавальної антени; F"(",") - функція діаграми спрямованості приймальної антени.

З цієї формули можна отримати максимальну дальність радіозв'язку за умови, що антени спрямовані одна на одну,

де P n.min - чутливість приймача, у разі P n.min = 10-10 Вт (-70 дБм).

Підставивши у формулу (4) потужність передавача P = 10-3 Вт, G m = 0,5, A еф.м = 25 · 10 -6 (5 на 5 мм), отримуємо r m = 3 м.

Це значення відповідає вимогам системи Bluetooth, і може послужити відправною точкою розрахунку геометрії антени, оскільки інші характеристики визначаються стандартом на мікросхему приймача.

Антени для Bluetooth (огляд виробників та рішень)

Фірма Hitachi Metals випустила антени типу "E-Type Electrode Configuration" (рис. 4), що добре підходять для додатків Bluetooth. Місце, потрібне для нової антени, дуже маленьке (15x3x2 мм), вона не чутлива до розташування периферійних частин, може бути виконана у вигляді високоефективної антени-кристалу для Bluetooth, проста у використанні.

Малюнок 4. Вигляд антени Hitachi Metals для Bluetooth

Murata Manufacturing Co. розпочала виробництво та продаж вбудованих діелектричних антен для ноутбуків, що використовують технологію Bluetooth (рис. 5). Розміри модуля нової серії G2 – 15x5,8x7,0 мм.

Малюнок 5. Chip-антена ANCG22G41 Murata

Компанія Miyazaki Matsushita Electric Industrial Co. Ltd. Випускає надкомпактну антену для пристроїв Bluetooth. Антена виконана на керамічній основі та має розміри 5x1,2x1,2 мм. Це найменша антена в індустрії Bluetooth. Характеристики антени наступні: робоча частота 2,4 ГГц, коефіцієнт посилення -2 dBi, коефіцієнт стоячої хвилі за напругою (КСВН) 2,0.

Малюнок 6. Керамічна антена в корпусі мобільного телефону (фото)

Рисунок 7. 3D-вид антени Bluetooth у металізованому корпусі стільникового телефону (креслення у HFSS)

Конфігурація антени E-типу

Раніше антени мали дві основні конфігурації: зворотну несиметричну антену F-типу та плоску антену.

Перевернута F-антена має одну сторону відкриту, а іншу - заземлену, що зроблено для скорочення розміру, але відкрита сторона підпорядкована впливу електрода, що заземлює. Тому потрібна велика область, щоб реалізувати антенні властивості заданому просторі, і необхідна обережність при проектуванні розташування периферійних компонентів.

Крім того, плоска антена високо чутлива (високе посилення) і має сильні спрямовані властивості, роблячи її непридатною для додатків Bluetooth, де необхідна всеспрямованість.

Технічні вимоги до антени системи Bluetooth:

робоча смуга частот: 2400…2500 МГц;
середнє посилення: -3 dBi;
вхідний опір: 50 Ом;
VSWR: 3 або менше.

У процесі проектування антени необхідно:

розрахувати погоджувальну структуру між входом фільтра та точкою живлення мікросмужкової антени;
оптимізувати земляну поверхню (іноді звану противагою), тобто знайти оптимальне заповнення внутрішньої поверхні корпусу телефону провідними ділянками. В даний час це часто реалізується забарвленням окремих частин корпусу фарбою, що проводить.

Аналіз узагальненої структури планарної антени

З огляду на існуючі антен для системи Bluetooth видно, що вони мають металеві форми складної конфігурації, напилені на одній або декількох сторонах тривимірної підкладки, найчастіше керамічної з великою проникністю (рис. 8). Тому можна сказати, що з цих форм є резонатором. Відомо, що розміри антени пов'язані з робочою частотою. Якщо вважати, що антена резонує по довшій стороні, то довжину антени можна оцінити за такою простою формулою:

де f r – задана резонансна частота; - Відносна діелектрична проникність матеріалу підкладки. Ця формула не бере до уваги впливу ширини підкладки антени та товщини підкладки на резонансну частоту, але цей вплив зазвичай незначний. Формула (1) відображає фізичну природу друкованої антени (рис. 9) як напівхвильового резонатора, який сформований у просторі між верхнім провідником та земляною платою антени. Наприклад, на частоті f r = 2,5 ГГц і = 34 (кераміка) із (1) маємо A ~ = 10,3 мм.

Малюнок 8. Геометрія Bluetooth-антени YCE-5207 у системі AutoCAD

Малюнок 9. Антена Bluetooth (вид зверху), спроектована у AutoCAD

Довжина антени може бути зменшена принаймні вдвічі (при роботі на тій самій частоті), якщо один її кінець заземлити. В цьому випадку вийде так звана інвертована F-антена (PIFA), яка представляє чвертьхвильовий резонатор, один кінець якого заземлений, а інший відкритий (холостий перебіг). PIFA (рис. 3) збуджується коаксіальною лінією в точці, де вхідний опір антени близько 50 Ом. Таким чином, довжина PIFA може бути приблизно оцінена як

Для антени, налаштованої на ту ж частоту f r = 2,5 ГГц і = 34, отримуємо a ~ = 5,1 мм, що вже займає набагато менше простору, ніж у попередньому випадку. Фактичний розмір антени може бути навіть меншим завдяки ефекту крайового ближнього поля, зосередженого біля відкритого кінця резонатора.

Розмір E-антени, оскільки вона згортається з обох сторін, може приблизно оцінити як

Оскільки антени для системи Bluetooth знаходяться у напівзамкненому екрані складної форми, характеристики антени можуть значно відрізнятися від характеристик, розрахованих за теоретичними формулами. У цьому випадку параметри антени (розміри провідників і відстань між ними по висоті) можуть бути оптимізовані за допомогою одного з програмних пакетів, що моделюють електромагнітні структури (рис. 10).

Рисунок 10. Ближнє поле в мобільному телефоні (у полі програми HFSS)

Зазначимо, що перевага малого розміру антени PIFA досягається рахунок зменшення її випромінювальної здатності (випромінює лише один край), причому зазвичай PIFA антени вузькосмугові.

Чисельні методи проектування планарних антен

Антени - основні складові всіх систем радіозв'язку та використовують вільний простір як середовище перенесення. Вони використовуються, щоб зв'язати за допомогою інтерфейсу передавач або приймач у вільному просторі.

Антени мають ряд важливих параметрів, найбільший інтерес з яких мають посилення, діаграма спрямованості випромінювання, ширина діапазону та поляризація.

Сучасне проектування антен стільникових телефонів (рис. 11) засноване на моделюванні електромагнітних явищ на комп'ютері, використовуючи як початкові дані результати, отримані на основі ескізних розрахунків та евристичних міркувань.

Малюнок 11. Вид антени Bluetooth у корпусі мобільного телефону

При створенні моделі необхідно пам'ятати, що геометрія повинна відповідати реальному положенню антени під час роботи, тобто, щоб корпус знаходився у вертикальному положенні (або під невеликим кутом). В цьому випадку плоска антена знаходиться в положенні "на ребрі".

Особливості мініатюрних керамічних антен

Керамічна антена виготовлена на підкладці з високою діелектричною проникністю. Матеріал з високою проникністю має також великі втрати.

Тому розрахунок таких антен необхідно вести за допомогою програм, які враховують втрати в кераміці. Такою програмою є програма HFSS.

Для того щоб успішно встановити плоску антену в конструкцію трубки мобільного телефону, потрібно провести розрахункові дослідження, які б показали залежність характеристик антеної системи від тих чи інших елементів конструкцій телефону.

Зазначимо такі особливості мікросмужкових антен:

мікросмужкові антени більш вузькосмугові, порівняно зі спіральними;
мікросмужкові антени легко реалізують кругову поляризацію, порівняно з переважно вертикальною поляризацією у спіральних антен;
мікросмужкові антени мають більш нерівномірну діаграму випромінювання в азимутальній площині, ніж спіральні та вібраторні, через свою несиметричність щодо вертикальної осі.

Як зазначалося, керамічна антена - 3D-структура, на поверхні кожної сторони якої нанесені металеві провідники певної форми. Ця конструкція може мати одну або кілька точок збудження. У ці точки на антену подається збуджуюча напруга, яка наводить у структурі струми випромінювання. Точки збудження можуть бути пов'язані симетруючим трансформатором (балун).

Крім точок збудження, на друкованій антені можуть бути точки заземлення (приєднання до площини заземлення). Струми, наведені в цій складній конструкції, формують діаграму спрямованості та реалізують інші характеристики антени, необхідні для встановлення зв'язку з персональним комп'ютером або іншим приладом.

Оскільки в результаті електродинамічного розрахунку вдається визначити розподіл струмів у системі, їх аналіз може послужити основою для модернізації антени.

У процесі проектування антени необхідно, перш за все, отримати вхідний опір, близький до 50 Ом, оскільки в цьому випадку можна буде з меншими втратами узгодити антену з вхідним підсилювачем малошумящим і підсилювачем потужності передавального тракту.

Наприклад, якщо величина зворотних втрат антени (параметр 20 log | S 11 |), порядку -20 дБ, це говорить про те, що в робочому діапазоні частот антена працюватиме з гарним узгодженням з навколишнім простором. Величина -20 дБ показує, що потужність генератора майже без відображення поглинатиметься антеною, яка в свою чергу навантажена вільним простором. Антена є трансформатор між виходом підсилювача потужності (або входом підсилювача, що мало шумить) і вільним простором, хвильовий опір якого для плоскої хвилі в дальній зоні можна вважати рівним 377 Ом.

Наступна вимога - характеристики випромінювання, які визначають здатність антени випромінювати у різних напрямках. При проектуванні та розрахунку антени зазвичай цікавляться перерізами діаграми спрямованості у двох взаємноперпендикулярних площинах: азимутальної та кутомісної. Азімутальна ДН визначає здатність антени випромінювати у горизонтальній площині, кутомісна ДН – у вертикальній. І та й інша ДН важливі для стільникового телефону, але перша визначає всеспрямованість і вона більш характерна для оцінки випромінювання в умовах експлуатації. Параметри спрямованості друкованої антени або її модифікацій мають бути не гіршими, ніж у існуючих спірально-штирьових антен.

Розрахунок характеристик випромінювання антени Bluetooth

У таблиці наведено результати моделювання антени в корпусі з використанням точних геометричних розмірів конкретної конструкції. З таблиці видно, що параметри розрахованої конструкції значно від виміряних параметрів узгодження (рис. 16). Тому проведемо аналіз причин цих відмінностей.

Таблиця. Потужність, що випромінюється антеною, спрямованість, посилення та магнітюда за відсутності втрат у підкладці (тангенс діелектричної проникності = 0). Потужність номінальна генератора на вході (порту) дорівнює 1 Вт

F Частота	P изл Випромінювана потужність, розрахунок, Вт (розрахована сума потужностей через площину випромінювання)	D Спрямованість, дБ (розрахунок на HFSS)	G Посилення, дБ = P изл / P ном	S 11 Розрахунок на HFSS	20 logS 11 дБ
2	0,07	3,47	-7,8	0,96	-0,5
2,2	0,15	2,87	-5,4	0,92	-1
2,4	0,3	2,5	-2,7	0,83	-2
2,6	0,47	2,6	-0,6	0,73	-3
2,8	0,08	2,8	-8,3	0,96	-0,4
3	0,02	3,8	-12,3	0,99	-0,2

Найбільша важлива відмінність розрахункової та реальної конструкції полягає в параметрах підкладки. Так, дані розрахунку, наведені у таблиці, відповідають ідеалізованому випадку відсутності втрат у керамічній підкладці. У цьому вся ідеалізованому випадку без втрат знайдемо зв'язок параметрів таблиці.

Pізл розраховується програмою HFSS по всій межі випромінювання. Вся потужність, що пройшла через стінки, що позначають межу далекого поля, підсумовується і дає цю P изл.

Якщо підкладка та провідники без втрат, то вся потужність, що прийшла в антену, випромінюється, тобто P изл. = P ант, а ця потужність, що прийшла в антену і потім випромінювана, визначається своєю чергою неузгодженістю:

P изл = P ант = P ном (1 - | S 11 | ²), (7)

де P ном – номінальна потужність генератора. У розрахунку HFSS вона задана 1 Вт.

На частоті 2 ГГц, відповідно до таблиці, з (7) маємо

P ант = 1 (1 - | 0,96 | ²) = 0,07 W,

що відповідає отриманому розрахунковим шляхом значенню P изл в таблиці.

Посилення антени за визначенням дорівнює

Підставляючи (7) (8), отримуємо, в логарифмічному масштабі,

G = 10lg (1 - | S 11 | ²) + D . (9)

Для частоти 2 ГГц маємо посилення антени

G = 10lg (1 - | 0,96 | ²) + 3,47 = -7,8 dB.

Отже, ми показали зв'язок параметрів антени для нагоди без втрат у підкладці.

Перепишемо (7) у такому вигляді:

Аналізуючи розрахунок HFSS, бачимо, що на частоті 2 ГГц та інших частотах посилення антени погане, і, головне, має місце неузгодженість антени (рис. 12). Експеримент показує однак, що посилення антени значно вище, навіть без включення ланцюгів, що узгоджують. У чому ж справа? Виявляється, як це не дивно, наявність втрат у керамічній підкладці сприяє узгодженню антени та поліпшенню характеристик маленької антени, у порівнянні зі звичайною антеною, розміри якої можна порівняти з довжиною хвилі. Справді, збільшивши втрати до величини tg = 0,1 (звичайно, неможливо великі), розрахунковим шляхом на HFSS, отримуємо залежності узгодження, показані на рис. 13.

Рисунок 12. Частотна характеристика антени Bluetooth за параметрами кераміки = 34, tg = 0 (без втрат). З малюнка видно, що погане узгодження

Рисунок 13. Частотна характеристика антени Bluetooth за параметрами кераміки = 34, tg = 0,1 (на частоті 2 ГГц)

Для того, щоб дослідити ефективність антени в залежності від втрат, розрахуємо залежності характеристик антени в корпусі від кераміки. Кераміка має втрати, і розрахунки показують, що й рахувати, що втрат немає, то антена має погане узгодження, якщо втрати є - узгодження поліпшується.

Потужність P изл розраховується програмою чисельно як сума потужностей, що падають на всі межі випромінювання. Ця потужність менша за номінальну потужність генератора, і становить лише її частину.

Оскільки в даному випадку ми маємо втрати, вони визначаються як різницю потужностей між випадком без втрат, формула (7), і величиною P изл. Рівність P изл = P ант вже не справедливо, ці потужності відрізняються на потужність втрат у підкладці:

P изл = P ант - P погл. (11)

Підставивши (11) у формулу (8), отримаємо, що посилення антени з урахуванням втрат у кераміці знаходиться за формулою

яку можна уявити у вигляді

|S 11 |² = 1 – Ktg – G/D, (13)

де K*tg = P погл /P ном, K у випадку не дорівнює 1.

З (13) видно, що |S 11 |² зменшується зі збільшенням втрат, і зрозуміти, чому узгодження з антеною досягається простіше випадку кераміки з втратами.

Малюнок 14. Угломестная діаграма спрямованості антени Bluetooth

Малюнок 15. Азімутальна діаграма спрямованості стільникового телефону з антеною Bluetooth

Розрахунки показують, вплив тіла користувача на діаграму спрямованості маленької антени значно менше, ніж ДН основний антени стільникового телефона. Те саме можна сказати і на зворотний вплив випромінюваної потужності антени Bluetooth на тіло людини.

Експериментальне дослідження планарної антени

Експериментальне налаштування антени можна виконувати за критерієм узгодження та за критерієм ДН. На рис. 16 показано виміряну частотну характеристику параметра S11, нанесену на діаграму Сміта.

Рисунок 16. Виміряний на аналізаторі ланцюгів вхідний опір антени в корпусі

Ці експериментальні виміри виконані на вимірювачі ланцюгів HP8632.

Експериментальний вимір зміщення резонансної частоти антени при екрануванні антени екраном показало, що відхід резонансної частоти при внесенні антени в корпус становив 50 МГц.

Висновок

У статті розглянуто особливості моделювання мікрополоскової антени у системі Bluetooth, призначеної для бездротового локального зв'язку. Розглянуто систему Bluetooth у стільниковому телефоні. Головна особливість роботи антени - робота антени в сильно металізованому корпусі, тобто з великою противагою. Тому для розрахунку струмів, що наводяться антеною на поверхні корпусу, необхідно застосування програми аналізу у 3D поданні. Такою програмою є HFSS. У цьому випадку моделювання антени разом з іншими елементами корпусу становить істотну частину процесу проектування конструкції антени і трубки.

Особливості процесу моделювання продемонстровані на прикладах patch антени YCE-5207 фірми Yocowo, представленої комбінацією прямокутного металевого майданчика та мікросмужкової лінії на кераміці з великою діелектричною проникністю досить складних форм. Результати конкретного аналізу представлені у вигляді частотних характеристик коефіцієнта відбиття, струмів на корпусі, ближнього поля та ДН. Показано вплив елементів корпусу трубки на діаграму випромінювання у дальній зоні. Розглянуті як зовнішні, і внутрішньокорпусні варіанти кріплення антени.

Література

Jennifer Bray, Charles Sturman. Bluetooth: connect without cables. Prentice-Hall, 2001. 495 p.
Balanis C.A. Antenna Theory: Analysis and Design, Wiley & Sons. 2nd edition. 1997.
Fujimoto K. and James J.R. (Editors). Mobile Antenna Systems Handbook. 2nd edition. Artech House. 2001. 710 p.
Кессених В., Іванов Є., Кондрашов З. Bluetooth: Принципи побудови та функціонування// Chip News. 2001. № 7. С. 54-56.
Калінічев В., Курушин А. Мікрополоскові антени для стільникових телефонів// Chip News. 2001. № 7. С. 6-12.

Проектування антен для додатків не визначено та не стандартизованов

Мал. 3.14. Габаритні розміри антени

ності 9 0 5 . Від виду діаграми спрямованості залежить коефіцієнт спрямованої дії (КНД) антени, визначений як відношення потужності, що випромінюється в напрямку максимуму діаграми, до усередненого по всіх напрямках значення щільності потоку потужності.

З КНД однозначно пов'язаний коефіцієнт посилення антени, який визначається як добуток КНД на ККД антени. Зазвичай коефіцієнт посилення вимірюється децибелах стосовно посилення ізотропної антени (дБи). Ізотропна антена - це антена, що забезпечує однакове випромінювання у всіх напрямках.

Іншим важливим показником антен є вид поляризації. Поляризація буває лінійною (горизонтальною та вертикальною) та еліптичною, в окремому випадку круговою. У мережах зв'язку Bluetooth знайдуть застосування ненаправлені в горизонтальній площині антени з коефіцієнтом посилення (0-5) дБі.

Необхідно зауважити, що для антен застосуємо принцип взаємності, відповідно до якого одна і та ж антена може використовуватися як передавальною, так і як приймальною.

У додатках Bluetooth широке поширення можуть знайти мікрополоскові та друковані антени, що являють собою металевий провідник тієї чи іншої форми, розташований над заземленою підкладкою. Така антена може бути вдало поєднана з друкованою платою, на якій розташовані НВЧ каскади приймача. Приймач підключається до антени у певній точці. У цій точці здійснюється відведення сигналу на приймач та підведення потужності від передавача.

У ряді програм Bluetooth можуть використовуватися спрямовані антени. Нижче наведено короткі описи та специфікації антен для Bluetooth систем від деяких компаній виробників.

Антени фірмиRangeStar

P/N100903

Вертикально поляризована антенаBluetooth (TM)/802.11b

Таблиця 3.11.
Частотний діапазон	2400-2483 МГц
Максимальне посилення
Поляризація	Лінійна
Ширинадіаграми спрямованості	Всенаївлена
Комутована потужність
Імпеданс точки харчування
Габарити	22,0 х 12,7 х 0,8 мм

Мал. 3.13.Зовнішній вигляд антени 100903

Антена 100903 - це вертикально поляризована антена з робочим частотним діапазоном 2400-2483 МГц. Вона добре підходить для інтеграції в точки доступу, пристрої, встановлені на столах та стінах, мобільні телефони, PC картки, PDA та інші програми Bluetooth. Це надійна, проста і не потребує налаштування антена. Зовнішній вигляд антени, конструкція та діаграма спрямованості наведені на рис. 3.13, 3.14 та 3.15 відповідно. Основні характеристики наведено у таблиці 3.11.

Мал. 3.15.

АнтенаBluetooth(TM)/802.11b- P/N100930

100930 - це вбудована антена для систем Bluetooth та 802.1 lb з робочим частотним діапазоном 2400-2483 МГц. Вона може бути інтегрована в точки доступу, пристрої, встановлені на столах і стінах, PC-карти та інші пристрої Bluetooth. Зовнішній вигляд антени, конструкція та діаграми спрямованості наведені на рис.3.1673.19. Основні характеристики зведено таблицю 3.12.

[с. 3.16. Зовнішній вигляд антени 100930

Антени фірмиKOSANT

фірма KOSANT виробляє мініатюрні мікросмужкові антени для Bluetooth. Основні типи антен та його характеристики наведено у таблиці 3.13 .

Таблиця 3.13. Основні типи та характеристики антен фірми KOSANT

Мал. 3.17.Діаграма спрямованості у кутомісній площині

Мал. 3.18.Діаграма спрямованості в азимутальній площині

Частотнийдіапазон (МГц)	2400-2500

Посилення (дБі)
Поляризація	Лінійна	Лінійна	Лінійна	Лінійна	Лінійна	Лінійна	Лінійна	Лінійна
Імпеданс (П)

Приклад зовнішнього вигляду та діаграм спрямованості для цих антен наведено на рис. 3.20-5-3.22.

Мал. 3.20.Зовнішній вигляд антени

Мал. 3.19.Габаритні розміри антени

ні. 3.21. Діаграма спрямованості в азимутальній площині

Мал. 3.22. Діаграма спрямованості у кутомісній площині

Слід пам'ятати, що у приймачем ці антени встановлюються на заземлений екран.

3.8. Налагоджувальні та допоміжні засоби для розробки виробів на основі Bluetooth

Для спрощення розуміння технології, розробки та налагодження виробів на її основі компанія Ericsson пропонує кілька спеціальних засобів, кожний з яких орієнтований на певне коло користувачів, розробників та інтеграторів. Ці засоби допомагають здешевити, оптимізувати та прискорити розробку пристроїв Bluetooth.

Набір для початківцівBluetooth™ Starter Kit

Конструкцію набору наведено на рис.3.23.

Мал. 3.23. Bluetooth Starter Kit

Опис

Bluetooth Starter Kit (набір для початківців) надає дешеве та повністю функціональне середовище розробки для голосових та інформаційних програм.

, засновану на модулі Bluetooth від Ericsson Microelectronics. Набір дозволяє початківцям розробникам безпроводової технології Bluetooth побудувати програми Bluetooth, заощадити час розробки та зменшити ціну.

Пристрій Starter Kit забезпечує гнучке середовище проектування для інженерів та служить для того, щоб вони познайомилися з технологією та могли розпочати дослідно-конструкторські роботи. Воно демонструє основні особливості бездротової технології Bluetooth, дозволяючи розробникам створювати інтегровані програми для макетних виробів.

Набір містить материнську плату з узгодженими з'єднувачами та силовими ланцюгами, а також дочірню плату з повним модулем Bluetooth на платі. За допомогою цього набору можна отримати всі функції, необхідні для бездротової технології Bluetooth.

Набір служить для розробки програм, що базуються на хост-пристрої, а також надає основне програмне забезпечення Bluetooth, включаючи відповідні програмні інтерфейси програми (Application Programming Interface - API).

Набір для розробки -Bluetooth™ Development Kit

Конструкцію плати наведено на рис. 3.24.

Мал. 3.24. Bluetooth Development Kit

Опис

Затверджений спеціальною робочою групою Bluetooth як Blue Unit, набір для розробки Bluetooth Development Kit від Ericsson Microelectronics спрощує, прискорює та здешевлює процес розробки програм Bluetooth.

Він надає закінчене та гнучке середовище розробки, в якому інженери можуть інтегрувати відкритий бездротовий стандарт у цілий спектр цифрових пристроїв. Надаючи доступ до всіх апаратних інтерфейсів, набір застосовується для розробки як вбудованих, так і окремих програм. У наборі є можливості налагодження програмного та апаратного забезпечення для того, щоб зробити процес проектування якнайшвидше і простіше.

Розширювана архітектура, створена для задоволення потреб нових розробників та користувачів Bluetooth, демонструє основні особливості технології. Це дозволяє розробникам створювати прикладні плати для макетних виробів та прискорювати розробку закінченої програми.

Набір для модернізаціїBluetooth – Bluetooth Upgrade Kit

Конструкція виробу наведена на рис. 3.25.

Мал. 3.26. Bluetooth Application & Training Tool Kit

Мал. 3.25. Bluetooth Upgrade Kit

Опис

Набір для модернізації Upgrade Kit дозволяє власникам Bluetooth Development Kit збільшувати його функціональні можливості. Залежно від потреб, існує кілька різних наборів для модернізації.

ВерсіяR1A

Upgrade Kit версії R1A забезпечує багатоточковий (multi-point) зв'язок. В мережі, що організується, підтримується робота до семи підлеглих пристроїв, а також перемикання майстер/підлеглий пристрій. У цій версії підтримуються протоколи ОВЕХ та TCS.

ВерсіяR3B

Upgrade Kit R3B потрібний для тестування Blue Unit. Цей набір відповідає вимогам Bluetooth v.l.Ob. І може використовуватись для тестування Blue Unit відповідно до технічних вимог Bluetooth v.1.1.

У цій версії підтримуються протоколи ОВЕХ та TCS.

Інструментарій для застосування та навчання -Bluetooth Application &Training Tool Kit

Конструкція виробу наведена на рис. 3.26.

Опис

Bluetooth Application & Training Tool Kit призначений для шкіл та університетів і є дешевим, зручним засобом для практичних занять при вивченні бездротової технології Bluetooth. Він був розроблений компанією Ericsson Microelectronics і дозволяє студентам вищих навчальних закладів як теоретично, так і практично вивчити систему радіозв'язку ближньої дії Bluetooth.

Мал. 3.27. Підключення модуля до комп'ютера за допомогою USB-з'єднання

Апаратне забезпечення складається з модуля, який може бути легко підключений до комп'ютера за допомогою з'єднання USB (рис. 3.27), що гарантує використання повної швидкості передачі даних. Чітко певний програмний інтерфейс програми (API) забезпечує доступ до різних рівнів стека протоколів.

3.9. Економічні режими роботи пристроїв Bluetooth

Точки доступу, що базуються на технології Bluetooth, дадуть можливість новим поколінням мобільних пристроїв передавати великі обсяги голосової інформації та даних. Як правило, голосові програми Bluetooth працюють від малогабаритних батарейних джерел живлення. У той же час системи передачі можуть працювати від мережевих джерел. У першому випадку економічний режим роботи найактуальніший. Ефективним способом економії потужності є зменшення часу, протягом якого активний приймач Bluetooth. Технічні вимоги Bluetooth Baseband передбачають три основні способи роботи в економічному режимі:

1. Якщо у підлеглого пристрою немає потреби брати участь у пікомережі, але воно все ще має бути синхронізовано, воно може бути переведено в режим «ПАРКУВАННЯ» (Park). Цей режим підходить для підлеглих пристроїв, які час від часу потребують майстра. Пристрої, що знаходяться в цьому

режимі можуть запросити вихід з режиму Park у майстра, шляхом передачі періодичного сигналу маяка (beacon), що передається майстром. Інтервали між сигналами маяками можуть становити кілька секунд.

Режим «УВАГА» (Sniff) підходить для пристроїв, яким потрібно зв'язуватися з майстром періодично із заздалегідь заданою частотою. У цьому режимі немає гарантії того, що пристрої будуть обслужені при кожній періодичній вимогі. Режим Sniff дозволяє заощаджувати споживання батареї за рахунок зменшення трафіку запитів. Sniff-інтервали можуть тривати кілька секунд.

Режим «ПАУЗА» (Hold) доцільний у тому випадку, коли пристрій може іноді призупиняти трафік дзвінка. Пристрій може увійти в режим Hold на заздалегідь визначений проміжок часу для обробки іншого завдання, наприклад для участі в роботі іншої пікосети, коли протягом певного періоду часу нічого не треба передавати, природно заощаджуючи при цьому енергію.

Крім того, якщо майстер спілкується з відомими (виявленими раніше) пристроями, то при організації зв'язку можна пропустити процедуру запиту. Якщо підпорядкований пристрій знаходиться в режимі очікування дзвінка (Page Scan), то час очікування дзвінка становитиме всього кілька десятків млсек. Це особливо важливо, якщо майстер-пристрій працює від батареї, а підлеглий пристрій, який постійно перебуває в режимі очікування виклику, живиться від мережі. У цьому випадку енергоспоживання пристрою буде знижено.

Для того щоб вибрати правильний економічний baseband-режим, проектувальнику апаратури необхідно враховувати пропускну здатність, час відповіді (або час очікування) та вимоги до споживаної потужності кожної конкретної програми. Чим довше пристрій залишається недіючим, тим більше енергозбереження. Одним з обмежувальних факторів, який визначає, як часто пристрою потрібно виходити на зв'язок, є умова синхронізації годинника між майстром і підлеглими пристроями, що беруть участь у пікосеті. Технічні вимоги Bluetooth вимагають, щоб пристрій, який працює в нормальному режимі в межах пікомережі (в цьому режимі до нього можна звернутися в будь-який час) працював з годинником, що забезпечує стабільність 20 ррщ. Щоб підтримувати синхронізацію пікомережі, майстер повинен забезпечувати повідомлення про синхронізацію принаймні кожні 225 млсек. Це визначає максимальний період між включеннями у нормальному режимі.

Використання енергозберігаючих режимів роботи дозволяє не тільки зменшити споживану потужність пристроїв Bluetooth, а й збільшити надійність пікомережі шляхом зменшення інтерференції від інших бездротових пристроїв. Кожна пікомережа Bluetooth використовує 79 частотних каналів. Конфлікти між різними пікомережами або між пікомережами Bluetooth та іншими бездротовими пристроями, що працюють в одній області частот, будуть зменшені, за рахунок того, що пристрої Bluetooth більшу частину часу пасивні. під час використання енергозберігаючих режимів. Таким чином, у цьому випадку економляться два найбільш важливі ресурси - смуга частот та енергія джерела живлення.