Atheros对Ralink，看WiFi产品的射频电路设计

产生噪声，使信噪比变坏；信噪比下降的倍数就是噪声系数。

除了噪声系数以外，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，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，工作频带就是指放大器的正常工作的频率范围，动态范围是指放大器允许输入的最小和最大功率范围。

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，以下简称微波器件的选择，往往对于低噪声放大器的设计起着至关重要的影响。我们先来看一看在我们公司的设计中，通常选用什么微波器件。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。

我们不难发现，这些器件的选择没有太多的共性，我们能看到有四种解决方案，第一种是采用微波三极管来实现，第二种是使用专用低噪声放大器芯片，第三种是集成在前端模块（Frontend Module）中，第四种就是不使用低噪声放大器。我们在这里只讨论采用晶体管和专用芯片的方法。

表4-1 Atheros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，基本上就决定了低噪声放大器的性能，我们来看一下最常用的SGA-8343的参数，如图4-2所示。图中给出的参数包括最大增益，噪声系数，S21，工作频率，供电电压，消耗的电流等等。对于专用的低噪声放大器芯片，参数也基本如此，在这里我们就不详细说了。

图4-2 SGA-8343的参数表

4.3. 输入回路

和功率放大器一样，低噪声放大器的输入回路中也会有匹配网络，但是Atheros好像是不走寻常路，很少看到低噪放的输入匹配网络，而Ralink则不一样，几乎在每个设计中都中规中矩的使用Π型匹配网络，如图4-3所示，就是Ralink常用的Π型匹配网络，我个人是比较推崇这种做法的。有了匹配网络，我们可以最大限度的保证我们的设计是高性能的，也就是High-Performance。

图4-3 Ralink常用的Π型匹配网络

4.4. 输出回路

和输入回路一样，输出回路通常也会放置匹配网络，同样，Atheros一般还是不这样做，他们最多会放置一个专有的印制带通滤波器（Printed Band Pass Filter），Ralink的输出回路上的Π型匹配网络基本上会输入回路上的一致，在这里不给出具体的形式了。

4.5. 电源与增益控制

增益控制的作用是很明显的，当接收到的信号强度较低时，我们可以提高低噪声放大器的增益，保证信号可以正常被接收；当接收信号的强度较高时，可以降低低噪声放大器的增益，以免造成信号阻塞。这就是所谓的自动增益控制（Auto Gain Control，AGC）同样，这对于提高产品的稳定性，是很重要的。

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，这样就很容易理解了。学过模拟电路的都会知道，三极管放大电路的放大倍数和供电电压有密切关系，对于芯片说也同样如此。图4-4给出了常见的增益控制的电路形式。图中的LNA_GAIN既是来自无线收发器（Radio Transceiver）增益控制信号，又是低噪声放大器的供电电源，C104是滤波电容，显而易见，低噪声放大器的增益直接与LNA_GAIN的电压有关。

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，我要向大家展示的是一款设计十分细腻的低噪声放大器，这也是我见过的设计最为优秀的低噪声放大器，就是来自某实际案例中的2.4GHz频段的放大器，让我们来一同领略它的风采，如图4-5所示。

图中的LNA_GAIN是来自无线收发器（Radio Transceiver）的增益控制信号，放大器使用的晶体管就是最常用的SGA-8343，R238，R239，R240是基极的偏置电阻，C219，L20，C220组成了低通滤波器，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，Q2与C221，L51，C214，R240，C210，R239，R238，C211，R241，C215，L52组成了共射极放大电路，最终输出RFIN送至收发器进行处理。

尤其值得我们注意的是，在每一个节点处，都放置了滤波电容，这样，就可以最大限度的消除任何可能的噪声，从而实现性能优秀的低噪声放大电路。

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，通常其最重要的组成部分就是一颗芯片，我们分成四个部分来讨论：芯片的选择，发射与接收回路，天线回路，控制管脚的处理。

5.1. 切换芯片的选择

切换芯片在结构上，通常就是一个单刀