WiFi产品的一般射频电路设计

. 芯片内建的功率检测

我们在图3-2中已经看到，一般的功放芯片会有POWER_DETECT这样的一个管脚，这个管脚的作用就是用于功率检测的。使用芯片内建的功率检测功能可以简化电路设计，常见的完整形式如图3-9所示。

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，其实要讲的就是Atheros的方案，因为这个设计实在是太有个性了，让我们来一起见识一下吧。如图3-10所示，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），来自功率放大器的输出信号LPF_OUT经过耦合器，就在2，3脚感应到高频交变电压，这个电压随着输出功率的增大而增大L18，L19，D1，C217，R248组成了常规的整流电路，这样，就得到了随着输出功率的变化而变化的直流电压POWER_DETECT，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。

这里有一点需要注意的是，整流二极管D1一定要选择工作频率很高的二极管，例如这个设计中的SMS7630的工作频率就达10GHz。

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，从而能改变输出功率。改变功率放大器最终输出功率的方法有两种，一种是无线收发器改变自身的输出功率，另外一种就是改变功放电路的增益，在这里我们主要关注后者。通常功放芯片的增益控制管脚会有两个或者两个以上，分别改变的是第一级放大和第二级放大的增益值，图3-11是典型的增益控制原理图。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，从而控制功率放大电路的增益，也控制着最终的输出功率。

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，但是在Atheros的方案就未曾见过。这一功能可以检测功放芯片的温度，防止芯片温度过热而烧毁。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。很多情况下，环境温度的改变，会对功放芯片的输出功率会造成比较大的影响，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，这对于提高产品的稳定性是有好处的。

图3-12给出的是Ralink的典型的温度检测电路。图中的RT1是热敏电阻，当环境温度改变时，自身的阻值会发生变化，这样，显而易见，TMP_DET的值就会发生变化，这样，收发器就可以检测到环境的温度了。温度检测电路一般会放置在功放芯片的附近。

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，我们讨论了功率放大电路的各个组成部分，现在，让我们将这些部分组合到一起，就可以完成功率放大电路的设计了，如图3-13所示。我们来看一看，试一试能否找出之前的各部分，如果可以，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。

通常情况下，在功放芯片的Datasheet中会给出一份参考设计，这对于我们的设计具有一定的指导作用。

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，对天线感应到的信号进行放大，这样才能使无线收发器进行有效的处理。可以说，低噪声放大器的性能直接影响着整个设计的灵敏度。

低噪声放大器的框图如图4-1所示，有四个部分组成，输入回路，输出回路，放大电路，增益控制，在以下的内容中，我们将逐个讨论。

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，顾名思义，就可以知道其具有极低的噪声系数。噪声系数的物理含义是：信号通过放大器之后，由于放大器产生噪声，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