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WiFi產品的一般射頻電路設計

2013-08-12 來源:微波射頻網收集整理 字號:
圖3-2展示的一般功放芯片有三個電源管腳,分別是VCC,VC1,VC2,其中的VCC是主電源供電,VC1是芯片內部第一級放大的供電,VC2是芯片內部第二級放大的供電。這里有個很重要的問題需要注意,VC1和VC2 不是簡單的供電管腳,這兩個管腳通常不會直接連接到電源上,一般會串聯一個電感(或者電阻)再連接到電源上,為什么呢?這是因為這是為芯片內的功率晶體管(或場效應管)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,另一個值得注意的就是,功放電路處理的模擬信號,是正統的模擬電路,因此需要尤其注意其電源要與數字電路的電源分開。另一個極為重要的問題是,如圖3-3所示,在每個電源管腳處,都需要放置一個濾波電容組合,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。對于VC1和VC2這兩個管腳,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部分,一個是帶通濾波器(Band Pass Filter,BPF),一個是Π型匹配網絡,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,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,從收發器(Transceiver)輸出的信號包括了從2.412GHz到2.437GHz這樣的一個頻率帶,因此,為了能夠使有用的信號順利地進入功放芯片,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帶通濾波器。

帶通濾波器有三種實現方法,一種是使用已經設計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點就是沒有成本,最突出的缺點是占用的空間比較大,而且還需要凈空區,在AP51中就使用了這種濾波器。

用分立元件設計帶通濾波器需要復雜的計算過程,也需要較強的數學功底,我們在這里不進行過多的研究。接下來我們主要討論如何選擇一款已經設計好的帶通濾波器。帶通濾波器的參數并不多,主要有:
輸入阻抗
輸出阻抗
通頻帶
通頻帶內的衰減
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歐姆的標稱值,對于通頻帶相關特性,一張圖表足以反映出來。如圖3-4給出了我們常用的HMD845H的S21參數與頻率之間的關系。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

3.3.2. Π型匹配網絡

匹配,這件事在射頻設計中是極其重要的,很多時候,我們設計或者調試射頻電路,都是在解決匹配的問題,永遠記住這樣一條經典的準則:共軛匹配傳輸功率最大。Π型匹配網絡一般直接放在功放芯片的輸入端,也就是放在RFIN這個管腳處,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型匹配網絡的必要性就可想而知了。

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



圖3-5 Ralink常用的Π型匹配網絡

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