在现代无线通信领域,无线 WiFi 芯片扮演着至关重要的角色。它的性能和稳定性直接影响着无线设备的通信质量。下面我们将从无线 WiFi 芯片的管脚、信号处理以及电源管理等方面进行详细的分析。
无线 WiFi 芯片的管脚特性
对于射频信号而言,为了有效增强无线 WiFi 芯片的抗干扰能力,通常会采用差分信号的处理方式。这意味着无线 WiFi 芯片会以差分形式将信号发送出去,同时外部电路也必须为其提供差分射频信号的输入。如下图所示,红色方框内的四只管脚就是该无线 WiFi 芯片的差分射频信号的输入、输出管脚,这些管脚也是重要的射频信号管脚。

不同品牌的无线 WiFi 芯片在信号处理方式上存在差异。例如,Atheros(现被高通收购)的芯片一般采用差分输入和输出的方式,而 Ralink 有部分芯片采用输入为差分信号,输出为单端信号。通过对比可以发现,Atheros 在设计上考虑得更为周全,其芯片性能也相对更稳定。
无线 WiFi 芯片发送的差分信号处理
无线 WiFi 芯片发送的是差分信号,而功率放大电路处理的是单端信号。为了解决差分信号与单端信号之间的转换问题,通常会采用以下两种方法。
使用平衡器
原本相位相差 180° 的差分信号经过平衡器(Balun,俗称巴伦),就可以得到合二为一的单端射频信号。如下图所示,图中的 F1 就是一个平衡器,差分信号 RFOUT_P 和 RFOUT_N 经过 F1 后得到单端信号 RF_OUT。

使用分立元件构建巴伦电路并配套 ADS 软件进行仿真
典型的使用分立元件的处理电路如下图所示。这种方法通过用电感和电容组成两条不同的通路,使经过处理电路的两路信号在相位上相差 180°,从而使原本相位相差 180° 的差分信号同相,得到单端信号。相反,使单端信号通过两条不同的通路,就可以得到差分信号。

平衡器的参数与选择
在 Atheros 的方案中,平衡器的使用较为频繁。平衡器的主要参数包括不平衡阻抗、平衡阻抗、工作频率、不平衡端口回波损耗、相位变化以及插入损耗等。例如,常用的平衡器 HHM1711D1 典型参数如图 2 - 1 所示。在设计时,我们可以根据具体需求选择合适的平衡器。
收发器接收的信号来自于前端的低噪声放大器,和功率放大器一样,低噪声放大器处理的也是单端射频信号。因此,必须将低噪声放大器输出的信号进行转换。同样,可以使用平衡器和分立元件来完成这一转换。
以 AP51 为例,它采用了如下图所示的平衡器电路。单端信号 RF_IN 经过平衡器 F5 后得到差分的射频信号 RFIN_P 和 RFIN_N。
收发器一般会有多个电源管脚,大概可以分为主电源管脚、核电压电源管脚、电源管脚、锁相环(Phase Lock Loop,PLL)电源管脚等几类。
在射频电路设计中,模拟电源是需要重点关注的部分。对于射频电路的供电,必须使用线性稳压电源(LDO),因为它具有纹波小、稳定性高的特点,有助于快速响应。
对于收发器的电源管脚,通常的处理方法是在每个电源的管脚处都放置一个 0.1uF 的电容。对于耗电比较大的管脚旁,需要放置更大容量的电容,如 1 - 10uF 或者更大。一般来说,收发器的模拟电源供电和数字电源供电要用电感或者磁珠隔开。