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WiFi產(chǎn)品的一般射頻電路設(shè)計(jì)

2013-08-12 來源:微波射頻網(wǎng)收集整理 字號:
圖3-2展示的一般功放芯片有三個(gè)電源管腳,分別是VCC,VC1,VC2,其中的VCC是主電源供電,VC1是芯片內(nèi)部第一級放大的供電,VC2是芯片內(nèi)部第二級放大的供電。這里有個(gè)很重要的問題需要注意,VC1和VC2 不是簡單的供電管腳,這兩個(gè)管腳通常不會直接連接到電源上,一般會串聯(lián)一個(gè)電感(或者電阻)再連接到電源上,為什么呢?這是因?yàn)檫@是為芯片內(nèi)的功率晶體管(或場效應(yīng)管)供電的管腳,通常在分離元件組成的功率放大電路中,我們都會看到在晶體管的集電極(或者場效應(yīng)管的漏極)上都串有電感,而電感是不容易集成到芯片中的,這樣,就需要在芯片的外部放置電感,這樣,就得到了典型的功放芯片的供電方式,如圖3-3所示。



圖3-3 典型的功放芯片供電方式

除了上面提到的電感的問題,另一個(gè)值得注意的就是,功放電路處理的模擬信號,是正統(tǒng)的模擬電路,因此需要尤其注意其電源要與數(shù)字電路的電源分開。另一個(gè)極為重要的問題是,如圖3-3所示,在每個(gè)電源管腳處,都需要放置一個(gè)濾波電容組合,例如VCC管腳處放置的是100pF和1000pF的濾波電容組合,VC1管腳處是10pF的電容。濾波電容的組合形式是這樣的,對于主電源管腳VCC,需要盡量多地放置不同容量的電容,而且這些電容的容量最好是不同數(shù)量級的,例如可以這樣組合:10uF+1uF+0.1uF+1000pF+100pF+10pF,不同容量的電容用于濾除不同頻率成分的擾動(dòng)。對于VC1和VC2這兩個(gè)管腳,要注意,放置的濾波電容容量要較小,通常在1-10pF。

3.3. 輸入回路

功放電路的輸入回路一般包括兩個(gè)部分,一個(gè)是帶通濾波器(Band Pass Filter,BPF),一個(gè)是Π型匹配網(wǎng)絡(luò),我們分開兩部分來講。

3.3.1. 帶通濾波器

我們知道,2.4GHz頻段的子載波有13個(gè),頻率從2.412GHz到2.437GHz,相鄰兩信道之間的頻率間隔是500MHz,很容易理解,從收發(fā)器(Transceiver)輸出的信號包括了從2.412GHz到2.437GHz這樣的一個(gè)頻率帶,因此,為了能夠使有用的信號順利地進(jìn)入功放芯片,無用的雜亂信號被濾除,一般會在功放芯片的輸入回路上放置一個(gè)帶通濾波器。

帶通濾波器有三種實(shí)現(xiàn)方法,一種是使用已經(jīng)設(shè)計(jì)好的專用帶通濾波器,這在Ralink的方案中使用的很多;一種是使用分立元件組成的帶通濾波器,這種方法用的不是很多;第三種方法幾乎是Atheros專有的,就是印制帶通濾波器,這種濾波器最突出的優(yōu)點(diǎn)就是沒有成本,最突出的缺點(diǎn)是占用的空間比較大,而且還需要凈空區(qū),在AP51中就使用了這種濾波器。

用分立元件設(shè)計(jì)帶通濾波器需要復(fù)雜的計(jì)算過程,也需要較強(qiáng)的數(shù)學(xué)功底,我們在這里不進(jìn)行過多的研究。接下來我們主要討論如何選擇一款已經(jīng)設(shè)計(jì)好的帶通濾波器。帶通濾波器的參數(shù)并不多,主要有:
輸入阻抗
輸出阻抗
通頻帶
通頻帶內(nèi)的衰減
通頻帶以外的衰減

通常情況下,成品的帶通濾波器,輸入和輸出阻抗都會控制在50歐姆的標(biāo)稱值,對于通頻帶相關(guān)特性,一張圖表足以反映出來。如圖3-4給出了我們常用的HMD845H的S21參數(shù)與頻率之間的關(guān)系。很明顯,該帶通濾波器的通頻帶為2.4GHz-2.5GHz,對于通頻帶以外的頻率,衰落的很快。

圖3-4 HMD845H的S21參數(shù)

3.3.2. Π型匹配網(wǎng)絡(luò)

匹配,這件事在射頻設(shè)計(jì)中是極其重要的,很多時(shí)候,我們設(shè)計(jì)或者調(diào)試射頻電路,都是在解決匹配的問題,永遠(yuǎn)記住這樣一條經(jīng)典的準(zhǔn)則:共軛匹配傳輸功率最大。Π型匹配網(wǎng)絡(luò)一般直接放在功放芯片的輸入端,也就是放在RFIN這個(gè)管腳處,通常芯片的管腳不會匹配到50歐姆,我們也不會知道管腳的輸入特性,這樣的話,Π型匹配網(wǎng)絡(luò)的必要性就可想而知了。

Π型匹配網(wǎng)絡(luò),顧名思義,形狀很像字母Π,我們來看一下實(shí)際的Π型匹配網(wǎng)絡(luò)。圖3-5給出的是Ralink常用的一種Π型匹配網(wǎng)絡(luò)。



圖3-5 Ralink常用的Π型匹配網(wǎng)絡(luò)

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