WiFi产品的一般射频电路设计 

的信号顺利地进入功放芯片，无用的杂乱信号被滤除，一般会在功放芯片的输入回

路上放置一个带通滤波器。

带通滤波器有三种实现方法，一种是使用已经设计好的专用带通滤波器，这在Ralink的方案中使用的很多；一种是使用分立元件组成的带通滤波器，这种方法用的不是很多；第三种方法几乎是Atheros专有的，就是印制带通滤波器，这种滤波器最突出的优点就是没有成本，最突出的缺点是占用的空间比较大，而且还需要净空区，

在AP51中就使用了这种滤波器。

用分立元件设计带通滤波器需要复杂的计算过程，也需要较强的数学功底，我们在这里不进行过多的研究。接下来我们主要讨论如何选择一款已经设计好的带通滤波

器。带通滤波器的参数并不多，主要有：

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输入阻抗 输出阻抗 通频带

通频带内的衰减 通频带以外的衰减

通常情况下，成品的带通滤波器，输入和输出阻抗都会控制在50欧姆的标称值，对于通频带相关特性，一张图表足以反映出来。如图3-4给出了我们常用的HMD845H的S21参数与频率之间的关系。很明显，该带通滤波器的通频带为2.4GHz-2.5GHz，

对于通频带以外的频率，衰落的很快。

图3-4 HMD845H的S21参数

3.3.2. ∏型匹配网络

匹配，这件事在射频设计中是极其重要的，很多时候，我们设计或者调试射频电路，都是在解决匹配的问题，永远记住这样一条经典的准则：共轭匹配传输功率最大。∏型匹配网络一般直接放在功放芯片的输入端，也就是放在RFIN这个管脚处，通常芯片的管脚不会匹配到50欧姆，我们也不会知道管脚的输入特性，这样的话，∏

型匹配网络的必要性就可想而知了。

∏型匹配网络，顾名思义，形状很像字母∏，我们来看一下实际的∏型匹配网络。图

3-5给出的是Ralink常用的一种∏型匹配网络。

图3-5 Ralink常用的∏型匹配网络

3.3.3. 完整设计的输入回路

以上我们讨论了功放电路的输入回路的两个组成部分，带通滤波器和∏型匹配网络，有了这两个部分，我们就可以设计一个完整的输入回路了。如图3-6所示，就是一个设计完整的功放电路输入回路。图中的U9就是一款成品的带通滤波器，而C108，

C109和L14就组成了一个∏型匹配网络。

图3-6 完整设计的功放电路的输入回路

3.4. 输出回路

在输出回路中，最重要的组成部分（在很多设计中也是唯一的组成部分）就是低通滤波器，这时可能有人会问，为什么这里要用低通滤波器，而不是像输入回路那样

使用带通滤波器？原因很简单，这里的低通滤波器要解决的主要问题时由于功放引起的高次谐波，如二次谐波，三次谐波甚至更高次数的谐波，当然，低通滤波器还要解决的问题就是匹配问题。其实，在射频电路的设计中，匹配的这个问题会一直

伴随着我们。

滤波器的设计需要很复杂的计算，在这里我不想探讨过多的理论知识，所以，我就不给出如何计算的方法，只给出一般的低通滤波器的形式。这里需要指出的是，Atheros的设计一般会使用三个元件，而Ralink一般会使用五个元件。如图3-7所示，是Ralink常用的滤波器形式。在图中，C112，C111，C113，C110和C114就组成了一个低通滤波器，来自功放芯片的信号PA_OUT经过滤波器后得到

LPF_OUT这信号送至后续电路。

图3-7 Ralink常用的低通滤波器

这时，我们就可以把功放芯片的输出端与低通滤波器相连接，就得到了一般射频功

率放大电路的完整的输出回路，如图3-8所示。

图3-8 完整设计的功率放大器输出回路

3.5. 功率检测

功率检测功能在我们的很多设计中都可以找到，这项功能可以使无线收发器（Radio Transceiver）时刻监视着功放电路的输出功率，这样，当功放的输出功率改变时，无线收发器就可以调整自身的输出功率或者改变功放电路的增益，使功放电路的输

出功率稳定在一个固定的值。

功率检测电路输出的是直流电压值，这个电压值送给无线收发器之后，无线收发器

自身内部进行A/D转换，就可以得知功放电路的输出功率了。

功率检测实现的方法通常有两种，在Ralink的设计中，通常使用功放芯片自身的功率检测功能；在Atheros的设计中，除了使用功放芯片本身的功率检测功能之外，

一般还会有一种Atheros特有的设计，我们将分成两部分讨论。

3.5.1. 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。