i. 前言

这是一篇针对性很强的技术文章。在这篇文章中，我只是分析研究了wi-fi产品的一般射频电路设计，而且主要分析的是atheros 和ralink的凯发一触即发的解决方案，对于其他厂商的凯发一触即发的解决方案并没有进行研究。

这是一篇针对性很不强的技术文章。在这篇文章中，我研究，讨论了wi-fi产品中的射频电路设计，包括各个组成部分，如无线收发器，功率放大器，低噪声放大器，如果把这里的某一部分深入展开讨论，都可以写成一本很厚的书。

这篇文章具有一般性。虽然说这篇文章主要分析了atheros和ralink的方案，但是这两家厂商的凯发一触即发的解决方案很具有代表性，而且具有很高的市场占有率，因此，大部分wi-fi 产品也必然是具有一致或者类似的架构。经常浏览相关网站的人一定知道，在中国市场热卖的无线路由器，无线ap很多都是这两家的凯发一触即发的解决方案。

这篇文章具有一定的实用性。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，充分吸收了参考设计的精华，并提取其一般性，同时，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，并没有进行深入的理论研究，所以，本文具有一定的实用性。

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），如果这篇文章能够为大家的工作带来一点帮助，那将是我最高兴的事。

由于时间有限，编写者水平更加有限，错误之处在所难免，欢迎大家批评指正。

第1章. 射频设计框图

做技术的，讲解某个设计的原理时，都会从讲解框图开始，本人也不例外，先给大家展示一下wi-fi产品的一般射频设计框图。

如图1-1所示，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，不同的工程师可能会有不同的想法），蓝色的虚线框内统一看成是功率放大器部分。无线收发器（radio transceiver）一般是一个设计的核心器件之一，除了与射频电路的关系比较密切以外，一般还会与cpu有关，在这里，我们只关注其与射频电路相关的一些内容。发送信号时，收发器本身会直接输出小功率的微弱的射频信号，送至功率放大器（power amplifier，pa）进行功率放大，然后通过收发切换器（transmit/receive switch）经由天线（antenna）辐射至空间。接收信号时，天线会感应到空间中的电磁信号，通过切换器之后送至低噪声放大器（low noise amplifier，lna）进行放大，这样，放大后的信号就可以直接送给收发器进行处理，进行解调。

在后续的讲解中，我会将图1-1中的各个部分逐个展开，将每一个都暴露在大家眼前，也会详细讲解每一部分的设计，相信大家在认真仔细的阅读这篇文档之后，就可以对射频的各个组成部分有一个比较清晰的认识。

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，主要原因就是因为，它一般会是一个设计的核心器件之一，有的时候还可能集成在cpu上，就会是一个设计中的最重要的芯片，同时，理所当然，收发器的重要性决定了它的外围电路必然很复杂，实际上也是如此。而且，如果没有参考设计，完全由我们自主设计的时候，这颗芯片也是我们应该放在第一优先的位置去考虑，这颗芯片从根本上决定着整个设计的无线性能。这样，这一部分的设计讲解起来会比较困难，可是还是想最先讲解这里。

收发器通常会有很多的管脚，在如图2-1中，我只给出了射频电路设计时会关注的管脚，可以看到，有几个电源管脚，数字地，模拟地，射频输出，功率放大器增益控制，功率检测，温度检测，射频输入，低噪声放大器增益控制，发射、接收切换等管脚，在接下来的内容中，我会把这些管脚分模块逐个讲解。

2.1. 无线收发器芯片的技术参数

不同的设计，收发器一般会很不一样，我们大多数时候都不会想着去更换它。一般我们选用收发器，会直接按照参考设计进行，尽管如此，我还是像从一个研发人的角度出发，说一说，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）。

2.1.1. 协议，频率，通路与传输速率

在收发器的datasheet中，一般会在开始的几段话中就指出该芯片支持哪些协议，工作在什么频率上，几条通路（也就是几发几收），我们公司目前的主打产品设计都是支持802.11n的。这三项参数的重要性想必不用我说，大家也应该体会得到，它们参数决定着最终的产品的功能。

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，我们可以知道，ar9220支持802.11n草案（一般来说都会兼容802.11b/g）。同时，ar9220也支持双频，2.4ghz和5ghz，这样，我们就可以得知，它也支持802.11a。2×2 mimo说明ar9220是二发二收（2t2r）。

传输速率和协议及通路密切相关，感兴趣的同事可以查阅相关资料。

从ar9220的datasheet中我们可以得知，20mhz带宽，最高传输速率可以达到130mbps，40mhz带宽时，最高的传输速率可以达到300mbps。

2.1.2. 调制方式

调制方式和传输速率是密切相关的，不同的传输速率对应着不通的调制方式。芯片支持的调制方式一般会在datasheet的特性描述中给出。例如，ar9220支持的调制方式有bpsk，qpsk，16qam，64qam，dbpsk，dqpsk，cck。

2.1.3. 时钟频率

时钟频率，时钟频率包括两种，收发器外接晶振的频率和内部倍频后的工作频率，这项参数同样应该是我们关注的。

2.1.4. 输出功率

有一个现象我一直也弄不清楚，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，因为这项参数决定着后续功率放大电路的设计，我们要保证收发器的输出功率足以驱动功率放大器，这样，我们才能够设计合理有效的放大器。

2.1.5. 接收灵敏度

和输出功率一样，收发器接收灵敏度这项参数也不会在datasheet中给出，在实际的设计过程中，有了这项参数，我们才能合理地设计低噪声放大器的放大倍数，才能保证低噪声放大器的输出可以被收发器有效的接受。

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。一般来说，收发器应该具有的射频输入管脚包括：射频输出管脚，功率放大器增益控制管脚，功率放大器输出功率检测输入管脚，低噪声放大器增益控制管脚，切换器收发控制管脚，一般ralink的方案还会有pa温度检测管脚。

2.1.7. 供电电压与功耗

从全局的角度看，供电电压与功耗同样会是我们不得不关注的技术参数，这两项参数关系着电源电路的设计和散热的设计。

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，为了增强收发器的抗干扰能力，一般会采用差分信号的处理方式，也就是说，收发器会以差分形式将信号发送出去，同时外部电路也必须为收发器提供差分射频信号的输入。如图2-2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，输出管脚，也是最重要的射频信号管脚。

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