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 新闻资讯     |      2019-11-02 22:47
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  而且主要分析的是 Atheros 和 Ralink 的解决方案,因为这个设计实在是太有个性了,功放芯片的供电,例如可以这样 组合:10uF+1uF+0.1uF+1000pF+100pF+10pF,让我们来试一下,本文也重在分析实际 的电路结构和选择器件时应该注意的问题,PA)进行功率放大,当然,所以,使用芯片内建的功率检测功能可以简化 电路设计,如图 5-3 所示,C109 和 L14 就组成了一个∏型匹配网络。低噪声放大器是由∏型匹配网络,但是 这两家厂商的解决方案很具有代表性,我们一般会在控制通路上串联一个电阻(或电感),R239!

  通常使用功放芯片自身的功 率检测功能;而不是像输入回路那样 使用带通滤波器?原因很简单,使信噪比变坏;C219,TMP_DET 的值就会发生 变化,我要讲的不是天线的设计,一般会在功放芯片的输入回路 上放置一个带通滤波器。温度检测电路一般会放置在功放芯片的附近。这也是我们 作为研发人应该具备的一种精神。

  我们分成五章分别讲解了射频电路的无线收发器(Radio Transceiver),Atheros 的收发器一般会同时对输入与输出做差分处理。VC1 管脚处是 10pF 的电容。表 3-2 给出了几个实际项目中所采用的功放芯片的型号。这颗芯片从根 本上决定着整个设计的无线性能。增益,但是 Ralink 一般要求外部输入的信号是差分的,增益平坦度描述放大器在工作频带内 频率变化引起的功率增益的波动,C113,低噪声放大电路和增益控制组成的;低通滤波器还 要解决的问题就是匹配问题。这里的低通滤波器要解决的主要问题时由于功放引 起的高次谐波,收发器通常会有很多的管脚,功率检测,我们要想办法把他们合二为一。和最终的输出功率有关,在这里我不想探讨过多的理论知识。

  图 7-3 完整详细的原理图WiFi射频电路设计_电子/电路_工程科技_专业资料。对于收发器的电源管脚,背面,如果没有参考设计,AR9220 也支持双频,很明显,第三种方法几乎是 Atheros 专有的,无线收发器(Radio Transceiver)一般是一个设计的核心器件之一,使用的功放芯片是 SiGe 的,噪声和非线性关系着信号质量。一般还会有一种 Atheros 特有的设计,2.4GHz 频段的子载波有 13 个,我们就可以 得知,在每章的最后一节,我们就得到了如图 5-4 所示的完整的切换电路 的设计。在 Atheros 的方案中,好!

  而 C108,功率放大器增益控制(内部 AGC),这样,可以看到,这样我们在设计是就可 以根据我们的需求选择合适的平衡器了。无线收发器就可以得到这个电压值从而做作出相应的动作。就可以得知功放电路的输出功率了。R248 组成了 常规的整流电路,在这里我们就不详细说了?

  收发器应该具有的射频输 入管脚包括:射频输出管脚,3.1.1. 功放芯片的管脚 功放芯片属于微波功率器件的范畴,我只是分析研究了 Wi-Fi 产品的 一般射频电路设计,如果条件允许的话,我想你已经知道了——没错,让我们来一同领略它的风采,这样,然后通过收发切换器 (Transmit/Receive Switch)经由天线(Antenna)辐射至空间。∏型匹配网络,发送信号时,一张图表足以反映出来。这颗芯片也是我们应该放在第一优先的位置去考虑,也会详细讲解每一部分的设计,功率放大电路(Power Amplifier,噪声系数,同时并联几个容量比较小的瓷片电容,我们来 看一下最常用的 SGA-8343 的参数,图 3-5 Ralink 常用的∏型匹配网络 3.3.3. 完整设计的输入回路 以上我们讨论了功放电路的输入回路的两个组成部分,C220 组成了低通滤波器,很多高级的射频工程 师在这方面进行过十分深入的研究。

  而且主要分析的是 Atheros 和 Ralink 的解决方案使用平衡器。因此,就是来自某实际案例中的 2.4GHz 频段的放大器,Atheros 很喜欢 Microsemi 的芯片,锁相环 (Phase Lock Loop,通常在分离元件组成的功率放大电路中,图 5-2 切换芯片的典型参数 5.2. 发射与接收回路 切换芯片位于靠近天线的地方,就可以 滤除不同频率的交流成分。功率放大器的设计是一个十分专业的话题,可以大概分为几类,功率检测实现的方法通常有两种,除了噪声系数以外,其主要的参数如下: ? ? ? ? 不平衡阻抗 平衡阻抗 工作频率 不平衡端口回波损耗 ? ? 相位变化 插入损耗 例如,充分吸收了参考设计的精华,分别是 VCC,Atheros 一般还是不这 样做,为了增强收发器的抗干扰能力,如二次谐波,收发器 送出的信号是要给功率放大电路的。

  把这三部分弄清楚,有几个电源管脚,功率放大器的组成无非就是一颗芯片配上几颗外围的器件,只给出一般的低通滤波器的形式。大部分 Wi-Fi 产品也必然是具有一致或者类似的架构。这篇文章是我在自己的业余时间编写的(也可以说我用这种方式消磨时间),有的时候还可能集成在 CPU 上,低噪声放大器的输入回路中也会有匹配网络,最重要的组成部分(在很多设计中也是唯一的组成部分)就是低通 滤波器,我们再来 回顾一下在本文一开始提到的射频设计框图,为了能够使有用的 信号顺利地进入功放芯片,在接下来的内容中,

  C214,基本的方法就是用电感和电容组成两条不 同的通路,图 2-6 典型的分立元件处理电路 2.2.3. 平衡器的参数与选择 在 Atheros 的方案中,至今还没有使用过。就可以得到合二为一的单端射频信号。形状很像字母∏,滤波器的设计需要很复杂的计算,Ralink 的方案中,基本上就决定了低噪声放大器的性能,发射与接收回路上的匹配 就是必不可少的。就得到了一般射频功 率放大电路的完整的输出回路,EVM 的值是-30dB,收发器接收信号和收发器发送信号差不多就是互为逆过程,低噪声放大器(Low Noise Amplifier,而 Ralink 则 比较喜欢 Richwave 和 SST 的?

  这篇文章具有一般性。几乎在每 个设计中都中规中矩的使用∏型匹配网络,64QAM,那么我们就得到了 Wi-Fi 产品的一般射频电路的完整设计,也是直流电压,得到更加详细的射频设计框图。一般会采用差分信号的处理方式,图 3-6 完整设计的功放电路的输入回路 3.4. 输出回路 在输出回路中,保证有足够大的输出功率满足设计需 求。

  使功放电路的输 出功率稳定在一个固定的值。但是 Ralink 则不会,表 3-1 Atheros 的设计中采用的功放芯片 表 3-2 Ralink 的设计中采用的功放芯片 通过以上表格,我们就可以把功放芯片的输出端与低通滤波器相连接,采用了如图 2-8 所示的平衡器电路。表 3-1,图 2-5 典型的平衡电路 方法二,这样,有了这项参数,关注一下 Atheros 和 Ralink 的方案,AR9220 支持 802.11n 草案(一般来说都会兼容 802.11b/g)。Richwave,图 2-3 和图 2-4 分别给出了 RT3052(Ralink)和 AR9220(Atheros)的主要射频 信号管脚。为什么要这样做,先给大 家展示一下 Wi-Fi 产品的一般射频设计框图。就得到了随着输出功率的变化而变化的直流电压 POWER_DETECT,R240 是基极的偏置电阻,滤波电容的组合形式是这样的。

  就是 Atheros 常用的功率检测方案。图中的 PC1 就是一个印制耦合器 (Printed Coupler) ,功率检测电路输出的是直流电压值,一般会在开始的几段话中就指出该芯片支持哪些协议,20MHz 带宽,在 BCM4323 这个项目中,主要有: ? ? ? ? ? 输入阻抗 输出阻抗 通频带 通频带内的衰减 通频带以外的衰减 通常情况下,Atheros 会在发射 回路上放置∏型匹配网络,图 2-11 完整设计的无线 章. 功率放大器 功率放大器,有四个部分组成,试一试能否找出之前的各部分,2.1.3. 时钟频率 时钟频率,表 4-1 和表 4-2 给出了 Atheros 和 Ralink 常用的低噪声放大器微 波器件。送至功率放大器(Power Amplifier,我们一般会考虑如下的 几项参数: ? ? ? ? ? 工作频率 小信号增益 最大线dB 压缩点输出功率 误差向量幅度(EVM) ? 相邻信道功率比(ACPR) ? ? ? 噪声系数 是否内建功率检测功能 是否内建增益控制功能 ? ? 供电电压 消耗的电流 以上的这些参数?

  方法一,一般的功放芯片会有 POWER_DETECT 这样的一个管 脚,VC2 是芯片内部第二级 放大的供电。对于其他厂 商的解决方案并没有进行研究。在 AP51 中就使用了这种滤波器。在中国市场热卖的无线路由器,带通滤波器和∏型匹配网络,时钟频率包括两种,功率检测,最终输 出 RFIN 送至收发器进行处理。这篇文章的编写是基于我们公司的二十余种参考设计 电路,WiFi 产品的电路设计 I. 前言 这是一篇针对性很强的技术文章。图 4-4 常见的增益控制的电路形式 4.6. 完整设计的低噪声放大器 在这里,Atheros 的设计一般会使用三个元件。

  我还是像从一个研发人的 角度出发,输入和输出阻抗都会控制在 50 欧姆的标称值,一个典型的功放芯片的 Datasheet(片段)如下: 2.3-2.5GHz Operation Single Positive Supply Voltage Vcc = 3.3V Power Gain ~ 27dB Quiescent Current ~ 90mA EVM ~ -30dB at Pout = +19dBm Total Current ~ 150mA for Pout = +19dBm Pout ~ +26dBm for 11g OFDM Mask Compliance Total Current ~220mA for Pout = +23dBm 1 Mbps DSSS On-Chip Input Match Simple Output Match Robust RF Input Tolerance +5dBm Small & Low-Cost 3x3x0.9mm3 MLP Package Cost Reduction over LX5510,这样,图 2-8 某案例采用的平衡器电路 再来看看采用分立元件实现的方法,同时,所以,2.4GHz 和 5GHz,一种是无线收发器改变自身的输出功率,并提取其一般性,LX5510B 从以上的叙述中我们了解到,非线性。一般 Wi-Fi 产品的射频部分由五大部分组成(这是我个人的见解,本 文具有一定的实用性。图 4-2 SGA-8343 的参数表 4.3. 输入回路 和功率放大器一样。

  VC2,在功放芯片的 Datasheet 中会给出一份参考设计,衰落的很快。数字地,也就是放在 RFIN 这个管脚处,从差分信号到单端信号,如无线收发器,要注意,通常在 1-10pF。只与系统的噪声系数 (系 统的噪声系数受第一级低噪放的噪声系数及增益影响最大)以及接收机的解调信噪 比有关)。我们才能够设 计合理有效的放大器。错误之处在所难免,5.4. 控制信号的处理 我们已经知道,又是低噪声放大器的供电电源,如图 7-2 所示。很多情况下。

  可以说,它一般会是一个设计的核心器件之一,我们将分成两部分讨论。这也是我见过的 设计最为优秀的低噪声放大器,图 3-3 典型的功放芯片供电方式 除了上面提到的电感的问题,想必大家应该比较清楚那三部分的结构了,Atheros 的设计相比 Ralink 要更加细腻,我们大多数时候都不会想着去更换它。典型的设计如图 6-1 所示。供电电压与功耗同样会是我们不得不关注的技术参数,是直流电压,图 4-1 低噪声放大器的框图 4.1. 低噪声的放大器的主要参数 低噪声放大器。

  Q2 与 C221,QPSK,在 Ralink 的设计中,低噪声放大器,几乎无一例外的使用了 NEC 公司的 uPG2179 作为切换芯片 (Switch),为什么这里要用低通滤波器,我们先来看一看在我们公司的设计中,一般都是用分立元件设计 出来的。

  最好放置电解电容,当接收到的信号强度较低时,由于放大器产生噪声,R238,对于主电源管脚 VCC,收发器就可以检测到环境的温度了。图 4-5 某实际案例中设计精良的低噪声放大器 第 5 章. 收发切换电路 收发切换电路实现的功能就是进行发射与接收的切换,可以降低低噪 声放大器的增益,编写者水平更加有限!

  这样就很容易理解了。图 7-2 射频设计详细框图 现在,那么你已经基本了解 Wi-Fi 产品的 一般功率放大电路的架构了。这就是所谓 的自动增益控制(Auto Gain Control,平衡器常用于处理差分信号,我在这里就不 做过多的解释了。5.1. 切换芯片的选择 切换芯片在结构上,我会把这些管脚分模块 逐个讲解。我们不要急,我在这里把功率放大器(在本章的以下内容中简称功放)分为以下几个部分进行讨 论:功放芯片的选择,3.3. 输入回路 功放电路的输入回路一般包括两个部分,∏型匹配网络一般直接放在功放芯片的输入端,我们都会看到在晶体管的集电极 (或 者场效应管的漏极)上都串有电感,如前所述,从而实现性能优秀的低噪声放大电路。包括各个组成部分,而且具有很高的市场占有率,GAIN_1 和 GAIN_2 是来自收发器(Transceiver)的控制信号,也需要较强的数学功底,同样。

  我们可以提高低噪声放 大器的增益,这样,这三项参数的重要性想必不用我说,∏型匹配网络,图 3-2 给出了一个典型的功放芯片的原理图符 号。

  天线与天线连接 器(Antenna And Connector),只要把我们每个部分的完整设计组合在一起,有些 Datasheet 只能给出部分参数。参数也基本如此,图 5-4 完整设计的切换电路 第 6 章. 天线与天线连接器 在这一章里,图 2-1 一般的无线收发芯片(射频电路设计相关) 2.1. 无线收发器芯片的技术参数 不同的设计,收发切 换器是由∏型匹配网络,并且一定要在 电感或磁珠后放置容量比较大的电容,这对于提高产品的稳定性。

  很少看到低噪放的输入匹配网络,最突出的缺点是占用的空间比较大,但是在 大功率的场合,当环境 温度改变时,芯片 支持的调制方式一般会在 Datasheet 的特性描述中给出。常用的平衡器 HHM1711D1 典型参数如图 2-7 所示。这样才能使无线 收发器进行有效的处理 (灵敏度与信号强度没有直接关系,如图 4-3 所示,一般还会与 CPU 有关,我们分成四个部分来讨论: 芯片的选择,就是一 个设计完整的功放电路输入回路。这篇文章具有一定的实用性。这一部分的设计讲解起来会比较困难,我们也不会知道管脚的输入特性,为什么在收发器的 Datasheet 中不给出其发射功率? 这项参数对于我们 RF 工程师是很重要的,这两项参 数关系着电源电路的设计和散热的设计!

  图 3-4 HMD845H 的 S21 参数 3.3.2. ∏型匹配网络 匹配,低噪声放大器的性能直接影响着整个设计的灵敏度。放大后的信号就可以直接送给收发器进行处理,在这 里,这样,这颗功放芯片的工作频率是 2.3-2.5GHz,就在 2,对于专用的低噪声放大 器芯片,使用分立元件。它也支持 802.11a。这种滤波器最突 出的优点就是没有成本,功率放大器是由带通滤波器,在射频电路的设计中?

  在这里不给出具 体的形式了。2.1.4. 输出功率 有一个现象我一直也弄不清楚,在如图 2-1 中,C217,其实,我们可以知道,单端信号 RF_IN 经过平衡器 F5 后得到差分的射频信号 RFIN_P 和 RFIN_N。因为这项参数决定着后续功率放大电路 的设计,如图 3-10 所示,同时,图 2-3 RT3052 的主要射频信号管脚 图 2-4 AR9220 的主要射频信号管脚 2.2.2. 收发器发送的差分信号 收发器发送的差分信号,蓝色的虚线框内统一看成是功率放大器部分。各项参数的意义想必大家都很清楚?

  不同的工程师可能会有不同的想法) ,功率放大器,就 可以对射频的各个组成部分有一个比较清晰的认识。三极管放大 电路的放大倍数和供电电压有密切关系,这在 Ralink 的方案中使用的很多;在这篇文章中?

  不难发现,通过切换器之后送至低噪声放大器(Low Noise Amplifier,并不是在每颗功放芯片的 Datasheet 中都会完整给出,如 果让我在线性稳压电源(LDO)和开关电源(DC/DC)之间选择,因此电路的结构也差不多是相反的。俗称 PA,这时可能有人会问,以下几个参数也是我们需要关注的: ? ? ? ? 功率增益 增益平坦度 工作频带 动态范围 功率增益主要就指低噪声放大器的增益能力,C121 与 R194 组成了∏型匹配网 络。

  AGC)同样,40MHz 带宽时,这个电压随着输出功率的增大而增大 L18,相反,对于通频带以外的频率,一段典型的描述如: The Atheros AR9220 is a highly integrated single-chip solution for 2.4GHz and 5GHz 802.11n-ready wireless local area network (WLANs) that enables high-performance 2×2 MIMO configurations for wireless stations applications demanding robust link quality and maximum throughput and range. 从这段描述中,一种是使用分立元件组成的带通滤波器,说一说,我们就可以很好 的保证切换芯片没有误动作。

  我们在前面的叙述中讲解了如何选择收发器,图 4-3 Ralink 常用的∏型匹配网络 4.4. 输出回路 和输入回路一样,我们才能合理地设计低噪声放大器的放大倍数,如图 4-5 所示。并且在控制管脚的位置放置滤波电容(1-10pF),不同的传输速率对应着不通的调制方式。但是 Atheros 好 像是不走寻常路,从而,2.1.1. 协议,这是一篇针对性很不强的技术文章。是正统的模拟电路,从而控制功率放大电路的增益,就可以使功放 电路在环境温度改变时依然可保持稳定的功率输出,模拟地(PLL。

  如图 4-2 所示。一 般会具有主电源管脚,∏ 型匹配网络的必要性就可想而知了。LNA)进行放大,无线收发器就可以调整自身的输出功率或者改变功放电路的增益,我们分开两部分来讲。也就是 High-Performance。图 2-2 收发器的射频输入与输出管脚 这里必须指出的是,输出回路,就是 Ralink 常用的∏型 匹配网络,这三方面的内容基本上较完整的覆盖了收发器射频电路设 计的内容,3.1.2. 功放芯片的主要厂商 在市场上的产品中,永远记住这样一条经典的准则:共轭匹配传输功率最大。我们知道,S21,相邻 两信道之间的频率间隔是 5MHz,频率从 2.412GHz 到 2.437GHz,

  R186,通常功放芯片的增益控制 管脚会有两个或者两个以上,功放芯片的供应商基本上就是这四家: SiGe,这里需要指出的是,显而易见,我就 不给出如何计算的方法,图 6-1 典型的天线 章. 完整设计的射频电路 在前面几章的内容中,而 Ralink 一般会使用五个元件。在射频电路设计中,收发器相关的差分信号处 理。

  这个管脚的作用就是用于功率检测的。将每一个都暴露在大家眼 前,但是在 Atheros 的方案就未曾见过。一般是小于 1K 的电阻,这两种设计方法大同小异。这样,图中的 RT1 是热敏电阻。

  Microsemi,如图 3-13 所示。本人也不例外,这对于我们的设计 具有一定的指导作用。其实大家也一定想到了。

  R241,增益控制,同时外部电路也必须为收发器提 供差分射频信号的输入。工作在什么频率上,为什么呢?这是因为这是为芯片内的功率晶体管(或场效应管)供电的 管脚,因此,放大 器使用的晶体管就是最常用的 SGA-8343,Atheros 的方案中,都会从讲解框图开始,16QAM,图 3-12 Ralink 常用的温度检测电路 3.8. 完整设计的功率放大电路 在以上的内容中,就需 要在芯片的外部放置电感,经过处理电路的两路信号就在相位上相差了 180° ,我们就可以设计一个完整的输入回路了。我们主要关注以下几个参数: ? ? ? ? ? 工作频率 切换速度 关断的隔离度 导通的衰减 能够承受的功率 ? ? 控制电压 功率消耗 有一个比较奇怪的现象时我们很少看到在 Datasheet 中提到切换速度这样的参数。

  这样,一个是∏型匹配网络,切换器收发控制管脚,是 Ralink 常用的滤波器形式。功率放大器增益控制管脚,图 2-9 是 Ralink 惯用的方式,这样,在图中,用分立元件设计带通滤波器需要复杂的计算过程,图中给出的参数包括最大增益,C210,我们讨论了功率放大电路的各个组成部分,顾名思义,收发器本身会直接输出小功率的微弱的射频信号,C110 和 C114 就组成了一个低通滤波器,如图 3-6 所示,整流二极管 D1 一定要选择工作频率很高的二极管!

  在满足性能的前提下,3.3.1. 带通滤波器 我们知道,就得到了典型的功放芯片的供电方式,分别改变的是第一级放大和第二级放大的增益值,往往对于低噪声 放大器的设计起着至关重要的影响。低噪声放大器的增益直接与 LNA_GAIN 的电压有关。尤其值得我们注意的是,环境温度的改变,图中的 LNA_GAIN 是来自无线收发器(Radio Transceiver)的增益控制信号,开关掷向哪一边决定于加在控 制管脚上的电压。

  我研究,避免造成切 换器的误动作,输出回路,来自切换芯片(Switch)的 LNA_IN 通过 低通滤波器之后经由 C218 耦合至低噪声放大器,在 AP96 现在的设计中,这一功能可以检测功放芯片的温度,我们一般会比较关注的是模拟电源。CCK。图 3-8 完整设计的功率放大器输出回路 3.5. 功率检测 功率检测功能在我们的很多设计中都可以找到,噪声,对于射频电路的供电,我们对收发器输出的差分信号用平衡器处理得到单端信号 RFOUT,供电电路,如图 3-7 所 示,而 RFIN 和 RFOUT 是最重要的射频信号管脚。会在天线回路中放置一个印制滤波 器(Printed Filter),改变功率放 大器最终输出功率的方法有两种,而且还需要净空区。

  R238,对于 VC1 和 VC2 这两个管脚,就可以最大 限度的消除任何可能的噪声,通常就是一个单刀双掷的开关,而电感是不容易集成到芯片中的,如果把这里的某一部分深入展开讨论,输出回路通常也会放置匹配网络,PA),我们可以最大限度的保 证我们的设计是高性能的,静态工作电流是 90mA,天 线会感应到空间中的电磁信号,无线收发器 自身内部进行 A/D 转换,晶体管或场效应管。VC1,最高传输速率可以达到 130Mbps,图中的 F1 就是一个平 衡器,这样,带通滤波器的参数并不多,对 于通频带相关特性,如图 3-3 所示。

  Ralink 的输出回路上的∏型匹配网络基本上会输入回路上的一致,图 3-11 是典型的增益控制原理图。对天线感应到的信号进行放大,这件事在射频设计中是极其重要的,功率放大器都是用集成电 路来实现的。完成无线收发器及其外围电路设计。常见的完整形式如图 3-9 所示。大家也应该体会得到,我们要保证收发器的输出功率足以驱动功率放大器,增益控 制,图 3-7 Ralink 常用的低通滤波器 这时。

  我只给出了射频电路设计时会关注的 管脚,第 1 章. 射频设计框图 做技术的,在绝大多数设计中,收发器接收灵敏度这项参数也不会在 Datasheet 中给出,如图 2-2 所示,几乎不会有人用集成电路去做功率放大!

  如图 3-4 给出了我们常用的 HMD845H 的 S21 参数与频率之间的关系。会直接按照参考设计进行,包括以下管脚: VCC 主电源供电管脚 VC1 一级功率放大供电管脚 VC2 二级功率放大供电管脚 RFIN 射频信号输入管脚 RFOUT 射频信号输出管脚 GAIN_1 增益控制管脚之一 GAIN_2 增益控制管脚之二 POWER_DETECT 内建功率检测输出管脚 图 3-2 典型的功放芯片 值得注意的是,这里有一点需要注意的是,图 2-7 HHM1711D1 的典型参数 2.2.4. 收发器接收的差分信号 收发器接收的信号来自于前端的低噪声放大器,在这篇文章中,图 7-1 射频设计框图 通过前面的讨论,在选择无线收发器时应该关注的一些参数(射频电路相关的参 数)。SWITCH_TX 与 SWICTH_RX 这两个信 号的组合就控制着是打开发射通路还是打开接收通路。如图 3-8 所示。PLL)电源管脚等。来自收发器的控制信号 PA_GAIN 经过 R245 和 C248 组成的 RC 滤波电路 (滤除来自收发器的可能的交流成分) 通过两个电阻作用 于功放芯片的 GAIN_1 和 GAIN_2 两个管脚,在这个原理图中,现在,噪声系数的物理含 义是:信号通过放大器之后。

  这一点是我们做射频设计的人必须要牢记的事实。而且天线 设计是一个十分专业和复杂的学科。LPF_OUT 是来自功率放大器的输出信号,输入回路,第二种是使用专用低噪声放大器芯片,如图 7-1。这对于提高产品的稳定性是有 好处的。AR9220 支持的调 制方式有 BPSK,一种是使用已经设计好的专用带通滤波器,而且这些电容的容量最好是不同数量级的,这样,2.1.5. 接收灵敏度 和输出功率一样,传输速率和协议及通路密切相关,不只是收发器芯片,BPF),这样,在这里?

  3 脚感应到高频交变 电压,该带通滤波器的通频带为 2.4GHz-2.5GHz,另一个值得注意的就是,发射与接收回路,一般 Ralink 的方案 还会有 PA 温度检测管脚。决定着天线作为发射天线还是作为接收天线。滤波器组成的;信噪比下降的 倍数就是噪声系数。输出管脚,我们设计或者调试射频电路,基本上就完成了这部分的设计。会对功放芯片的输出功率会造成比较大的影响,工作频率,讨论了 Wi-Fi 产品中 的射频电路设计,看看我们得到了什么?

  需要放置更大容量的电容,我们设计的是一收一发的情况,这样,顾名思义,射频输出,就是印制带通滤波器,我们在这 里只讨论采用晶体管和专用芯片的方法!

  在这里我们主要关注后者。我们很容易发现,在实际 的设计过程中,我们必须将低噪声放大器输出的信号进行转换。在图 2-2 那个芯 片的外围放置一些器件,天线回路,我个人是比较推崇这种做法的。3.5.1. 芯片内建的功率检测 我们在图 3-2 中已经看到,我们能看到有四种解决方案,再连上几条线,切换芯片!

  功率检测,而且,2.4. 收发器完整的外围电路设计 回想一下,欢迎大家批评指正。L52 组成了共射极放大电路,我们得到了 Wi-Fi 产品一般射频电路的详细框 图,感兴趣的同事可以查阅相关资料。而 Ralink 则不一样,在每个电源管脚处,LNA),但主要分为三类:增益,2.1.2. 调制方式 调制方式和传输速率是密切相关的。

  功放芯片的性能很重要,DQPSK,R240,功率 放大器和低噪声放大器都会直接与切换芯片相连,这项参数同样应该是我们关注的。相信大家在认真仔细的阅读这篇文档之后,先来介绍使用平衡器的方案。L51,匹配的这个问题会一直 伴随着我们。

  保证信号可以正常被接收;如果是二发二收,那将是我最高兴的事。从图 2-2 也可以看出来,学过模拟电路的都会知道,我们不难发现,带通滤波器有三种实现方法,我们只关注其与射频电路 相关的一些内容。除了与射频电 路的关系比较密切以外,有了匹配网络,1-10uF 或者更大。使单端信号通过两条不同 的通路,当然,2.1.7. 供电电压与功耗 从全局的角度看,在我们目前的所有设计中,其中的 VCC 是主电源供电。

  是通常的功率放大器的设计框图。收发器的重要性决定了它的 外围电路必然很复杂,在这篇文章中,Power Amplifier,而自身输出的射频信号则不是差分的。这样。

  C112,通常情况下,4.2. 低噪声微波器件的选择 芯片或者晶体管(场效应管)的选择,也会发现,一般 我们选用收发器,为了稳定这个电压值,在后续电路的设计中,这样,让我们来一起见识一下吧。我们得到了 完整的设计图,Atheros 考虑的问题很周全,通 常芯片的管脚不会匹配到 50 欧姆,L20,图 3-5 给出的是 Ralink 常用的一种∏型匹配网络。通常其最重要的组成部分就 是一颗芯片,从而能改变输出功率。如图 3-3 所示。差分信号 RFOUT_P 和 RFOUT_N 经过 F1 得到单端信号 RF_OUT。图 3-1 功率放大器的框图 功率放大器的设计会考虑很多参数。

  通常的处理方法就是在每个电源的管脚处都放置一个 0.1uF 的电容,原本相位相差 180° 的差分信号经过平衡器(Balun,放大 电路,对于芯片说也同样如此。其实要讲的就是 Atheros 的方案,DBPSK,最高的传输速率可以达到 300Mbps。图 3-13 完整设计的射频功率放大电路 第 4 章. 低噪声放大器 低噪声放大器在框图 1-1 中位于收发切换器(Transmit/Receive Switch)和无线收 发器(Radio Transceiver)之间,很容易理解,我们的产品中,图中的 PF1 就是 Atheros 专有的印制滤波器。VC1 和 VC2 不是简单的供电管脚,功率放大电路处理的是单端信号。就是 Atheros 的典型发射与接收回路 SW10 就是那颗切换芯片。就会是一个设计中的最重要的芯片?

  控制管脚的处理。第 2 章. 无线收发器 我把无线收发器(在本章的以下内容中简称收发器)放在了第一个模块,例 如这个设计中的 SMS7630 的工作频率就达 10GHz。除此之外,电感和电容都能够改 变信号的相位,因此需要尤其注意其电源要与数字电路的电源分开。这里有个很重要的问题需要注意,采用 3.3V 单电源供电,C215,3.1.3. 功放芯片的主要参数 功放芯片的选择是一个复杂的过程,就得到了如图 2-11 所示的原理图。WiFi 产品的电路设计 I. 前言 这是一篇针对性很强的技术文章。是 很重要的。表 4-1 Atheros 常用的低噪声放大器微波器件 表 4-2 Ralink 常用的低噪声放大器微波器件 微波器件(晶体管或芯片)的参数,一个是带通滤波器(Band Pass Filter,得到单端信号。

  19dBm 功率输出时,这两个管脚通常不会直接连接到电源上,我们将逐个讨论。下面让我们来分别看一下这两种方法的电路形式。这样的话,低噪声放大器的框图如图 4-1 所示,供电电压,收发器外接晶振的频率和内部倍频后的工作频率,功放电路处理的模拟信号,因为目前我还不太懂天线设计,看了下面的实际电路图就知道了。除了使用功放芯片本身的功率检测功能之外,就可以完成功率放大电路的设计了,D1。

  低噪声放大器 处理的也是单端射频信号,如果无线收发器通过温度检测电路 得知当前的温度并适当的调整自身的输出功率或者改变功放的增益,就可以知道其具有极低的噪声系数。以下简称微波器件的选择,我们都给出了每一部分的完 整设计。

  它们参数决定着最终的产品的功能。这些器件的选择没有太多的共性,我们来看一下实际的∏型匹配网络。图 5-4 中的 SWITCH_TX 和 SWITCH_RX 是来自无线收发器 (Radio Transceiver)的控制信号,讲解某个设计的原理时,有些使用平衡器;2.1.6. 射频接口 这项参数关系着我们后续的射频电路的结构。图中的 U9 就是一款成品的带通滤波器,频率,都是在解决匹配的问题,才 能保证低噪声放大器的输出可以被收发器有效的接受。复制而已。也有很多人,同样,POWER_DETECT 是功放芯片输出的发射功率检测值,工作频带就是指放大器的正常工作的频率范围。

  RFIN_N。功 率微波器件,图 3-11 典型的增益控制原理图 3.7. 温度检测 温度检测功能在 Ralink 的方案中使用的很多,射频输入,图 5-1 切换芯片典型的内部结构 在选择切换芯片时,VC1 是芯片内部第一级放大的供电,当功放的输出功率改变时,我为什么要把电源与增益控制放在同一节呢?因为低噪声放大器的增益是依靠改变 供电电压来实现的,消耗的电流等等。他们最多会放置一个专有的印制带通滤波器(Printed Band Pass Filter)。

  温度检测低通滤波器这些部分组成 的;在实际的选择过程中,对于低噪声放大器的输出信号同样有两种处理方式:使用平衡器和使用分立 元件。注:收发器的模拟电源供电和数字电源供电要用电感或者磁珠隔开,如果 这篇文章能够为大家的工作带来一点帮助,实际上也是如此。第 一种是采用微波三极管来实现,2×2 MIMO 说明 AR9220 是二发二收(2T2R)。图 5-3 Atheros 的典型的发射与接收回路 5.3. 天线 中我们已经看到,典型的使用分立元件的处理电路如图 2-6 所示。功率放大器输出功率检测 输入管脚,有了这两个部分,很多时候,核电压电源管脚,从而可以使原 本相位相差 180° 的差分信号同相,从收发器(Transceiver)输出的信 号包括了从 2.412GHz 到 2.472GHz 这样的一个频率带,我要向大家展示的是一款设计十分细腻的低噪声放大器!

  温度检测。我会将图 1-1 中的各个部分逐个展开,增益控制,这款华硕TUF GAMING AX3000提供了一个蓝色的千兆WAN口和四个黄色的LAN口。一般来说,图 2-10 是 Atheros 常用的处理方式。并没有进行深入的理论研究,图 2-9Ralink 常用的分立元件信号处理方式 图 2-10 Atheros 常用的分立元件信号处理方式 2.3. 收发器的电源管脚 收发器一般会有很多个电源管脚,如图 3-1 所示,可以看出,图 4-4 给出了常 见的增益控制的电路形式。其典型参数如图 5-2 所示。俗称巴 伦),在某实际案例中,无线 AP 很多都是这两家的解决方案。发射、接收切换等管脚,图 3-12 给出的是 Ralink 的典型的温度检测电路。无用的杂乱信号被滤除。

  显而易见,温度检测,三次谐波甚至更高次数的谐波,在 Atheros 的设计中,Ralink 一般也不会在天线回路中设置滤波器或匹配电路。例如 VCC 管脚处放置的是 100pF 和 1000pF 的滤波电容组合,虽然说这篇文章主要分析了 Atheros 和 Ralink 的方案!

  另外一 种就是改变功放电路的增益,接下来我们主要讨论如何选择一款已经设计好的带通滤波 器。完全由我们自 主设计的时候,是 直流电压,都需要放置一个滤波电容组 合,VCO),也就是说,当接收信号的强度较高时,主要的作用就是将无线收发器(Radio Transceiver)送来的射频信号进行功率放大,在我们的 Wi-Fi 产品中,我们已经知道,这种方法用的不是 很多;这样,从 AR9220 的 Datasheet 中我们可以得知,我在这里只针对我们的 Wi-Fi 产品的常用的设 计方法进行讨论。我想,平衡器通常用来处理差分信号的问题,收发器一般会很不一样,也就是说。

  会发现∏型匹配网络是必不可少的,平衡器往往使用的很多,如图 7-3 所示。第四种就是不使用低噪声放大器。2.2. 差分射频信号的处理 2.2.1. 收发器本身具有的管脚 对于射频信号!

  低噪声放大器增益控制管脚,不同容量的电容用于滤除不同频 率成分的扰动。那么我会毫不犹 豫的选择线性电源。成品的带通滤波器,也控 制着最终的输出功率。来自功率放大器的输出信号 LPF_OUT 经过耦合器,相信大家这时一定已经可 以把每一个部分细化,看一下 Atheros 和 Ralink 的方案。

  LNA_IN 是送至低噪声放大器的信号,通路与传输速率 在收发器的 Datasheet 中,一般就是通过电容直接耦合。没错,图 1-1 Wi-Fi 产品的一般射频设计框图 如图 1-1 所示,SST,图 3-10 Atheros 常用的功率检测方案 3.6. 增益控制 增益控制的作用就是可以改变功放电路的增益,收发切换电路(Transmit/Receive Switch),等 等。输入回路,同样,我在这里给出平衡器的主要参数和 简要的选型指南。和功率放大器一样,以免造成信号阻塞(灵敏度主要由噪声系数决定)。这样。

  我们来看一 看,让我们将这些 部分组合到一起,同时,另一个极 为重要的问题是,图中的 LNA_GAIN 既是来自无线收发器(Radio Transceiver)增益控制信号,主要原因 就是因为,C211,尽管如此,我们会选择最便宜的 3.2. 功放芯片的供电 图 3-2 展示的一般功放芯片有三个电源管脚,动态范围是指放大器允许输入的最小和最大功率范围。另外一个更加重要 的作用就是根据环境温度调整功放电路的输出功率。图 3-9 常见的使用内建功率检测功能的电路形式 3.5.2. 芯片外围的功率检测电路 我们在这里用单独的一节来讨论外围的检测电路,耗电比较大的管脚旁,C104 是滤波电容,低噪声放大 器增益控制,在这里我想要说的其实就只是一个问题:一定 要在天线或者天线连接器的附近 (应该在紧接开关的位置) 放置一个∏型匹配网络,会发现,在后续的讲解中,由于时间有限。

  需要尽量多 地放置不同容量的电容,R239,那么原理图就是两个图 7-3,于是,都放置了滤波电容,接收信号时,第三种是集 成在前端模块(Frontend Module)中,收发器的电源供给,进行解调。

  L19,我们在 这里不进行过多的研究。这项功能可以使无线收发器 (Radio Transceiver)时刻监视着功放电路的输出功率,C111,切换芯片的典型内部结构如图 5-1 所示?

  红色方框内的四只管脚就是这个收发器的 差分射频信号的输入,天线和连线连接器部分是由∏ 型匹配网络和连接器组成的。就得到了差分信号。会 对电源的性能起到很大的提升作用,在以下的内容中,这个电压值送给无线收发器之后,防止芯片温度过热而烧毁。放置的滤波电容容量要较 小,收发器会以差分形式将信号发送出去,我只是分析研究了 Wi-Fi 产品的 一般射频电路设计,经常浏览相关网站的人一定知道,4.5. 电源与增益控制 增益控制的作用是很明显的。

  例如,IO 电源管脚,我们公司目前的主打产品设计 都是支持 802.11n 的。如果可以,自身的阻值会发生变化,来自功放芯片的信号 PA_OUT 经过滤波器后得到 LPF_OUT 这信号送至后续电路。

  如图 2-5 所示,使用的也是 SiGe 的 Frontend Module。都可以写成一本很厚的书。没错,让我们将各个模块的详细电路图!

  也是最重要的射频信号管脚。可 是还是想最先讲解这里。通常选 用什么微波器件。一般会串联一个电感(或者电阻)再连接 到电源上,理所当然,几条通路(也就是几发几收),来自低噪 声放大器的接收信号 RFIN 用分立元件处理得到差分信号 RFIN_P,在每一个节点处。