¿Cómo puedo extender el rango de Bluetooth al máximo?

No tengo límites de espacio, potencia de transmisión o requisitos de energía, así que puedo usar lo que quiera.

Difícilmente _ Bluetooth, que funciona en frecuencias de 2,4 GHz, está muy regulado en lo que respecta a la potencia de salida. La mayor parte de esta legislación se expresa en ERP ("Potencia radiada efectiva"), lo que significa que tendrá en cuenta la ganancia de antena y las pérdidas de alimentación/coaxial en cualquier dirección particular o plano de radiación.

Además, el Bluetooth está clasificado en varias clases de potencia, los equipos de tipo Clase 1 (que debe estar certificado) tienen una ERP máxima de 100 mW (20dBm). Los equipos de tipo Clase 2 (normalmente dispositivos móviles como teléfonos móviles/móviles) se clasifican en 2,5 mW (4dBm).

Si desea más potencia que esa, realmente creo que necesita una licencia para ello, y su licencia estipulará cuánta potencia de salida / ERP puede usar.

Le recomiendo encarecidamente que consulte la legislación local y nacional.

Quiero ampliar al "máximo posible" el rango

Hay varias formas de hacer esto y mantenerse dentro de la legislación aplicable.

Suponiendo que está construyendo un dispositivo de tipo "Clase 1" y obtiene la certificación para tal.

Primero , divida las señales TX y RX en su dispositivo. Puede hacer esto con un "acoplador coaxial circular" para las frecuencias previstas de 2,4 GHz (se pueden encontrar muchas referencias simplemente buscando con su motor de búsqueda favorito). Esto significa que puede usar dos antenas, una para TX y otra para RX.

En segundo lugar , asegúrese de que su potencia de TX no supere la potencia de TX máxima permitida de 100 mW ERP. Necesitas saber lo siguiente:

• Antena Ganancia de la antena que elija (A en dBi)
• Pérdida coaxial de la longitud del alimentador que utiliza (C en dB)
• Pérdida de inserción del acoplador coaxial circular (CCC en dB)

Con esos, ahora puede calcular la salida de potencia máxima de TX de su amplificador que usa:

Salida (dBm) = 20 - A + C + CCC

Por último , puede usar una antena de muy alta ganancia para RX; para RX omnidireccional, puede usar varios diseños "verticales colineales", que podrían tener cifras de ganancia típicas de 9dBi o más. Puede considerar conjuntos de antenas apilados verticalmente. Una vez más, puede utilizar una búsqueda para obtener más información.

Sugerencia : tanto para las antenas de RX como de TX, puede influir en el ángulo de elevación de máxima ganancia mediante el uso de conjuntos de antenas apiladas, alimentadas con una fase diferente para influir en el "ángulo de despegue de máxima ganancia", esto para mejorar tanto la señal de RX como la de TX hacia el horizonte. o plano horizontal, o incluso intentar mejorar la ganancia en ángulos negativos por debajo del plano horizontal.

Esta [ la necesidad de arreglos en fase ] tendrá que establecerse modelando la ubicación de su sistema de antena y la posición relativa de los usuarios del sistema. Ejemplo: si su antena es realmente alta (digamos 100 metros sobre el suelo) y sus usuarios son realmente bajos (digamos personas caminando a nivel del suelo usando teléfonos móviles), entonces desea una ganancia máxima de su sistema de antena con un ángulo negativo de ganancia máxima, por lo que la señal máxima es hacia abajo hacia sus usuarios. Nuevamente, se pueden encontrar muchos diseños para esto, e información de los mismos, buscando en Internet.

Otra cosa a considerar es: si su señal necesita viajar a través de estructuras, como edificios, paredes, árboles u otros, es posible que desee considerar los sistemas de antena polarizada circular. La polarización circular mejorará las propiedades de penetración de la señal transmitida, al menos hasta cierto punto.

Para mejorar aún más el alcance, puede considerar los sistemas de antena direccional, pero se ha adelantado a esto en su pregunta, por lo que no haré más comentarios al respecto.

Con suerte, esto le brindará la información correcta para considerar el diseño de diferentes sistemas de antena. Utilicé deliberadamente el término " sistema de antena " ya que esta respuesta no se relaciona simplemente con " una antena, conéctela y listo ".

Después de todo, estabas pidiendo:

"máximo posible"

HH.

Por lo que puedo decir, el nRF51822 usa un puerto común para transmitir y recibir: -

¿Cómo puede ingresar al chip para amplificar la transmisión TX cuando se está transmitiendo y luego volver a cambiar a RX cuando tiene la intención de recibir?

Sección EDITAR: -

Parece que NORDIC dice esto sobre el pin VDD_PA: -

La lógica para sintonizar el encendido/apagado del PA se puede usar a través del pin "VDD_PA", que sube alrededor de 80 us antes de que ocurra una transmisión de TX y vuelve a bajar cuando finaliza.

Básicamente, esto significa que para agregar un PA (más potencia de salida) debe diseñar un interruptor duplexor externo para que pueda controlar las señales que entran y salen de ANT1 y ANT2.

Como necesita una antena omnidireccional, puede instalar un látigo de cuarto de onda en un gran plano de tierra. Esto le dará 5,19 dBi, que es lo mejor que puede ser una antena omnidireccional pasiva.

Si necesita más potencia, necesitará una antena activa (es decir, una con amplificador). Ha mencionado RFaxis RFX2411N, que se puede conectar a una antena de 50 ohmios. Un látigo de cuarto de onda se puede modificar fácilmente para que tenga una resistencia cercana reemplazando el plano de tierra con tres varillas de cuarto de onda: