I. 前言

百瑞彩票芯片或者晶体管（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。

百瑞彩票我们不难发现，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。

百瑞彩票图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。

百瑞彩票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。

百瑞彩票图中的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

百瑞彩票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。

百瑞彩票图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

百瑞彩票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。

百瑞彩票图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就是必不可少的。关注一下Atheros和Ralink的方案，会发现，Atheros会在发射回路上放置Π型匹配网络，但是Ralink则不会，一般就是通过电容直接耦合。

百瑞彩票如图5-3所示，就是Atheros的典型发射与接收回路SW10就是那颗切换芯片。LPF_OUT是来自功率放大器的输出信号，R186，C121与R194组成了Π型匹配网络，LNA_IN是送至低噪声放大器的信号，SWITCH_TX与SWICTH_RX这两个信号的组合就控制着是打开发射通路还是打开接收通路。

百瑞彩票图5-3 Atheros的典型的发射与接收回路

5.3. 天线回路

在5-4中我们已经看到，在Atheros的方案中，会在天线回路中放置一个印制滤波器（Printed Filter），图中的PF1就是Atheros专有的印制滤波器。同样，Ralink一般也不会在天线回路中设置滤波器或匹配电路。

百瑞彩票5.4. 控制信号的处理

百瑞彩票我们已经知道，图5-4中的SWITCH_TX和SWITCH_RX是来自无线收发器（Radio Transceiver）的控制信号，是直流电压，这样，为了稳定这个电压值，避免造成切换器的误动作，我们一般会在控制通路上串联一个电阻（或电感），一般是小于1K的电阻，并且在控制管脚的位置放置滤波电容（1-10pF），这样，我们就可以很好的保证切换芯片没有误动作，从而，我们就得到了如图5-4所示的完整的切换电路的设计。

图5-4 完整设计的切换电路

第6章. 天线与天线连接器

在这一章里，我要讲的不是天线的设计，因为目前我还不太懂天线设计，而且天线设计是一个十分专业和复杂的学科。在这里我想要说的其实就只是一个问题：一定要在天线或者天线连接器的附近放置一个Π型匹配网络，这一点是我们做射频设计的人必须要牢记的事实。看一下Atheros 和Ralink的方案，会发现Π型匹配网络是必不可少的，典型的设计如图6-1所示。

图6-1 典型的天线连接器电路设计

百瑞彩票第7章. 完整设计的射频电路

在前面几章的内容中，我们分成五章分别讲解了射频电路的无线收发器（Radio Transceiver），功率放大电路（Power Amplifier，PA），低噪声放大器（Low Noise Amplifier，LNA），收发切换电路（Transmit/Receive Switch），天线与天线连接器（Antenna And Connector），在每章的最后一节，我们都给出了每一部分的完整设计。我想你已经知道了——没错，只要把我们每个部分的完整设计组合在一起，那么我们就得到了Wi-Fi产品的一般射频电路的完整设计，我们不要急，我们再来回顾一下在本文一开始提到的射频设计框图，如图7-1。相信大家这时一定已经可以把每一个部分细化，得到更加详细的射频设计框图。

图7-1 射频设计框图

百瑞彩票通过前面的讨论，我们已经知道，功率放大器是由带通滤波器，Π型匹配网络，功率微波器件，增益控制，供电电路，功率检测，温度检测低通滤波器这些部分组成的；低噪声放大器是由Π型匹配网络，低噪声放大电路和增益控制组成的；收发切换器是由Π型匹配网络，切换芯片，滤波器组成的；天线和连线连接器部分是由Π型匹配网络和连接器组成的。于是，我们得到了Wi-Fi产品一般射频电路的详细框图，如图7-2所示。

图7-2 射频设计详细框图

现在，让我们将各个模块的详细电路图，看看我们得到了什么。没错，我们得到了完整的设计图，如图7-3所示。在这个原理图中，我们设计的是一收一发的情况，如果是二发二收，那么原理图就是两个图7-3，复制而已。

百瑞彩票图7-3 完整详细的原理图