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在WLAN網(wǎng)絡(luò)中，由于WLAN的低功率與高頻率限制了其覆蓋范圍，所以現(xiàn)有的產(chǎn)品基本上通信距離都比較小，并且實(shí)現(xiàn)雙向收發(fā)的比較少。而目前很多功率放大器都集成在收發(fā)端內(nèi)部，這樣提高了集成度，簡(jiǎn)化了電路，但是這種集成的功率放大器的功率往往不夠大，要實(shí)現(xiàn)長(zhǎng)距離傳輸必需外加功率模塊。本文主要研究的是無(wú)線功率放大器的設(shè)計(jì)方案與硬件的實(shí)現(xiàn)，通過(guò)增大發(fā)射信號(hào)功率、放大接收信號(hào)提高靈敏度來(lái)實(shí)現(xiàn)，同時(shí)實(shí)現(xiàn)了信號(hào)的雙向收發(fā)，可運(yùn)用于802.11b／g模式的遠(yuǎn)距離無(wú)線傳輸。
1 無(wú)線功率放大器的設(shè)計(jì)
如圖1所示，在系統(tǒng)原理圖中，射頻輸入通道耦合一部分功率送到檢波電路進(jìn)行處理，檢出的射頻包絡(luò)和固定門限電平比較來(lái)控制信號(hào)端口的收發(fā)狀態(tài)，如果高于門限電平，切換射頻開(kāi)關(guān)，有信號(hào)要發(fā)射，打開(kāi)發(fā)射通道，反之處于接收狀態(tài)。
1.1 傳輸微帶線的設(shè)計(jì)
微帶線是RF電路設(shè)計(jì)的重點(diǎn)，是模塊匹配網(wǎng)絡(luò)中的一部分，也是連接各個(gè)功能模塊的橋梁。傳輸微帶線用以輸入／輸出信號(hào)或者連接電路，如果它與前端電路的輸出阻抗和后端電路的輸入阻抗匹配，就可以使信號(hào)傳輸過(guò)程中的功率損耗減至最小。本設(shè)計(jì)中的傳輸微帶線特征阻抗為50Ω。
微帶線的特征阻抗值由微帶線的寬度w、PCB板的介電常數(shù)ε、PCB板的大厚度H、銅箔厚度T等參數(shù)決定。在材料一定的條件下，特征阻抗只取決于微帶線的寬度w，本設(shè)計(jì)中采用FR4板材。由式(1)：
1.2 雙管平衡放大電路的設(shè)計(jì)
發(fā)射功率放大電路的作用是將發(fā)射信號(hào)放大，輸出大功率。在本電路中采用雙管平衡放大電路，采用并聯(lián)的方法來(lái)提高輸出功率。功率放大芯片選擇anadigics公司的AWL6153UM7P8，其在5 V直流電壓，802.11g模式下54 Mb／s信號(hào)速率最大輸出功率可以達(dá)到+25 dBm，將芯片的兩個(gè)相同的應(yīng)用電路并聯(lián)后構(gòu)成平衡放大電路提高輸出功率。圖2中，在軟件Agilent ADS2004環(huán)境下，對(duì)參數(shù)S仿真的結(jié)果可以看到，端口插入損耗在2.4 GHz小于3 dB，放大電路的輸出功率最大可以達(dá)到27 dBm，即500 mW。
1.3 低噪聲放大接收電路的設(shè)計(jì)
低噪聲放大接收電路則是提高接收信號(hào)靈敏度。設(shè)計(jì)電路選擇RFMD2373芯片，可以提供最大15 dB的增益和1.3 dB的低噪音系數(shù)并且耗電僅10 mA，在2.4 GHz時(shí)一階增益壓縮點(diǎn)(P1dB)-3.5 dBm，三階交詞截取點(diǎn)(IP3)為9.5 dBm。在輸入端加一級(jí)帶通濾波器，可以有效濾除噪聲。
1.4 檢波電路設(shè)計(jì)
為了不使接收功率較大時(shí)功率檢波器輸出大電壓值，同時(shí)避免功率檢測(cè)電路影響電路的特征阻抗，因此功率檢波器輸入端采用定向耦合器從通路中耦合出一部分功率輸入到檢波電路中。而切換控制信號(hào)由功率檢波電路輸出信號(hào)整形變換得到。在電路中從射頻主通路耦合出一部分能量提供給芯片MAX4003檢波出發(fā)射信號(hào)，主通路衰減小于1 dB，耦合度為13 dB，ADS軟件下S參數(shù)仿真如圖3所示。微帶耦合線的物理尺寸為：微帶線寬度w=11.8 mil，間距s=3.9 mil，耦合線長(zhǎng)L=531 mil。
