WiFi产品的一般射频电路设计

-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 

表4-2 Ralink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，通常就是一个单刀双掷的开关，开关掷向哪一边决定于加在控制管脚上的电压。切换芯片的典型内部结构如图5-1所示。

图5-1 切换芯片典型的内部结构

在选择切换芯片时，我们主要关注以下几个参数：
工作频率
切换速度
关断的隔离度
导通的衰减
能够承受的功率
控制电压
功率消耗

有一个比较奇怪的现象时我们很少看到在Datasheet中提到切换速度这样的参数。在绝大多数设计中，几乎无一例外的使用了NEC公司的uPG2179作为切换芯片（Switch），其典型参数如图5-2 所示。

图5-2 切换芯片的典型参数

5.2. 发射与接收回路

切换芯片位于靠近天线的地方，决定着天线作为发射天线还是作为接收天线。功率放大器和低噪声放大器都会直接与切换芯片相连，这样，发射与接收回路上的匹配