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臺灣500mw卡王以及美國2WIRE 400mw無線路由器詳細(xì)拆解 (4142字)
發(fā)信人:奔馳拖拉機(jī) 時 間:2009-6-10 23:38:20 閱讀次數(shù):4355 詳細(xì)信息:
上圖中的提到的路由器我沒接觸過,不過射頻領(lǐng)域電路其實并不復(fù)雜，無外乎LNA，PA，VCO，PLL，變頻等單元電路靈活搭配而已，看一眼一般就能知道各部分的作用。上圖紅圈里面的小白確實是你說的BALUN(平衡-不平衡轉(zhuǎn)換器)，在接收通道(上面那個小白)，其作用是將接收到的信號分成大小相等，相位相反的差分射頻信號分別進(jìn)入射頻IC BCM2050的兩個RF信號輸入腳，對射頻電路接觸多的壇友應(yīng)該會發(fā)現(xiàn)：很多射頻IC的射頻信號輸入輸出端都是采用差分信號的形式。 大家都知道在數(shù)字電路傳輸中，采用差分方式可以提高信號的抗干擾性，在射頻領(lǐng)域同樣也不例外，采用差分方式傳輸可大大提高信號在射頻IC中傳輸?shù)目垢蓴_性，由于在一個射頻IC中集成有很多不同功能的單元電路，這些電路全部擠在那么小一塊硅片上，相互之間的屏蔽隔離很難做好，在射頻信號從封裝引腳引到硅片相關(guān)電路的途中肯定會有干擾，為了盡可能減小RF通道的干擾，采用差分形式傳輸是很有必要的！ 在發(fā)射通道(下面那個小白)，射頻IC BCM2050 射頻輸出端也有兩個引腳，輸出的就是差分RF信號，此BALUN的作用就是將此差分信號合成一路射頻信號，假設(shè)輸出的兩路差分信號強(qiáng)度均為0dBm，經(jīng)過此BALUN后，信號強(qiáng)度變?yōu)?dBm，送到發(fā)射通道功放芯片SE2529放大。 在產(chǎn)品設(shè)計過程中，如果功放芯片的增益夠高，那么此BALUN可以去掉不要，直接從BCM2050信號輸出引腳的任意一引腳引出信號送到PA即可，另一只不用的輸出引腳接50歐姆負(fù)載到地。 這樣做會使BCM2050送到功放芯片的功率小一倍(3dB)。這里仍然假定BCM2050輸出信號強(qiáng)度為0dBm，接有此BALUN的話，可以有3dBm的信號送到功放芯片SE2529，如果不用此BALUN，將只有0dBm的信號送往SE2529，當(dāng)然只要功放芯片增益夠高，這個3dB的損失很容易補(bǔ)償回來，市面上N多路由器都將此BALUN去掉了，可省一塊錢成本。 從上圖看，該路由器確實沒有外加的LNA，接收靈敏度主要取決于BCM2050自帶的LNA質(zhì)素如何。在圖片中藍(lán)色部分另加LNA不是不可行，只是我個人認(rèn)為難度還是比較大的，畢竟是工作在2.4GHZ，可不像給收音機(jī)加一級高放電路飛幾根線那么簡單，LNA芯片的接地和散熱非常重要，搞不好的話加了LNA可能比不加效果還要差，如確實想加LNA，一定要選用MMIC芯片(輸入輸出都已經(jīng)內(nèi)匹配到了50歐姆,不用外加匹配電路)，建議采用以下電路：
之所以推薦這個電路，主要是因為此IC我用過，對其指標(biāo)有一定的了解，而且該封裝非常好焊接，便于業(yè)余條件下DIY。 該IC價格在1.5美金左右，量大價更優(yōu)，經(jīng)實際測試，指標(biāo)很不錯，在2.1GHZ時噪聲系數(shù)只有1dB左右（我沒測過在2.4G的狀態(tài)，估計比該值略高一點點），根據(jù)其DATASHEET提供的曲線圖，在2.4G時可提供大概10dB左右的增益。 BCM2050內(nèi)部自帶的LNA噪聲系數(shù)為4dB左右，如下左圖，如果加了此LNA (SPF5189Z)，那么在接地和散熱都處理的很好的前提下，大概可使該路由器接收通道的噪聲系數(shù)改善3dB左右，根據(jù)接收靈敏度計算公式，如下右圖
可知，噪聲系數(shù)降低3dB等同于接收靈敏度相應(yīng)提高3dB（也可能會使接收靈敏度提高4-5dB，過幾天有空再發(fā)貼討論為什么可能會提高4-5dB甚至更多)。
請?zhí)貏e注意:接收通道提高了多少增益不等于接收靈敏度也相應(yīng)提高了多少，接收增益與接收靈敏度之間并沒有非常直接的關(guān)系（關(guān)于接收靈敏度，噪聲系數(shù)，接收增益之間的關(guān)系后將另貼討論）。 至于 有些人提到的:“有人說發(fā)射部分的功率大了會影響接受部分靈敏度”，這種說法我持保留態(tài)度，呵呵！我個人的見解是WLAN設(shè)備工作在TDD模式，也就是在發(fā)射通道工作時，射頻開關(guān)(第一副圖中紅框框住的那個黑色I(xiàn)C)切換到發(fā)射通道，這種開關(guān)一般有20dB左右的隔離度(當(dāng)然不同型號的IC，隔離度不同)，也就是說如果發(fā)射通道的發(fā)射功率為20dBm，那么通過這個開關(guān)串到接收通道的射頻信號為0dBm，其實即使有0dBm大小的信號串進(jìn)了接收通道也不要緊，因為在發(fā)射狀態(tài)時，LNA電路一定是關(guān)斷不工作的。 同樣的道理，在接收狀態(tài)時，發(fā)射通道的功放芯片一定是斷電或者偏置電路關(guān)斷不工作的，任何工作于TDD模式的系統(tǒng)都是如此。 由于發(fā)射通道和與接收通道并不同時工作，那么何來“發(fā)射功率大了會影響接收靈敏度”這一說？當(dāng)然不排除持這種觀點的朋友有另外的高見，歡迎跟帖探討！ 天線部分不建議對其動手術(shù)，象以下有人提到的（如果我直接越過那個發(fā)射/接收切換、main/aux切換，直接把發(fā)射部分接一根天線，接收部分接一根天線，有沒有可能像mimo天線那樣一根專司發(fā)送一根專司接收呢？）該改造方法只會使效果更差，這兩根天線在發(fā)射狀態(tài)時只有一根負(fù)責(zé)發(fā)信號，另一根不起作用。在接收狀態(tài)這兩根天線也并非同時起作用，由于兩根天線間有一定距離，而且各天線的方位角度也可分別人為調(diào)整，路由器四周可能都有與之建立無線連接的電腦，各電腦由于方位的關(guān)系，到達(dá)這兩根天線的信號質(zhì)量不同。 這里采用的是分集接收，路由器的內(nèi)部算法可以不斷去選擇接收信號質(zhì)量較好的那根天線用于獲取無線信號，從而達(dá)到理想的效果。 比如路由器在與其左邊方向的A電腦通信時，可能會選取左邊的天線做接收天線，路由器在與其右邊方向的B電腦通信時可能會選取右邊的天線做接收天線。當(dāng)然這是隨便打個比方而已，具體選取哪根天線接收的信號取決于哪根天線接收的信號質(zhì)量好。 mimo天線是否如你所說一根專司發(fā)射一根專司接收，由于我不是搞這行的，還真不太清楚，你可多查些相關(guān)資料，也請有知情的壇友告知一聲，估計也不是一根專發(fā)，一根專收。呵呵！ 微波電路對PCB板材的要求這方面，最常用的FR4材質(zhì)是不太適合走微波信號的，主要有兩大缺點:一是信號損耗大；二是介電常數(shù)離散性大。雖說FR4的介電常數(shù)一般在4.2-4.7之間，但不同廠商之間同一廠商不同批次之間的離散性是很大的。不同廠商供貨的FR4板材，介電常數(shù)往往差好遠(yuǎn)；同一廠商第一批交貨的介電常數(shù)為4.2，下一批交貨的可能就為4.7了，而且最致命的是同一塊PCB中，其介電常數(shù)也不太均勻，比如同一塊PCB的A區(qū)域介電常數(shù)可能為4.7，B區(qū)域可能就變?yōu)?.2了，這些指的普通的雙面板。 對于用不同厚度的FR4材質(zhì)PP片(半固化片)壓合而成的多層板就更頭痛了，每種厚度的的PP片介電常數(shù)都不同，比如7628的PP片介電常數(shù)4.0，1080的PP片介電常數(shù)為3.8，幾種不同的PP片一起壓合，介電常數(shù)就不知道變?yōu)槎嗌倭恕?br> 對于LNA電路，PCB板介質(zhì)損耗越大噪聲系數(shù)越高，介電常數(shù)不均勻會導(dǎo)致微帶線阻抗也跟著變，而阻抗不均勻會導(dǎo)致信號發(fā)生反射，駐波指標(biāo)會變得很差。 對于大功率放大電路，比如輸出功率為50dBm(100W)的功放電路，由于其功率基數(shù)很大，0.2dB的損耗也許就對應(yīng)了幾瓦的功率損失。 所以軍工級和要求較高的工業(yè)級微波電路，大多數(shù)不會采用普通的FR4板材做PCB，一般會采用價格昂貴但介質(zhì)損耗非常小而且介電常數(shù)非常穩(wěn)定的的聚四氟乙烯(TEFLON）材料做PCB，用得比較多的有TACONIC的TLY-8，RF35或者采用ROGERS的4350等板材。 不過由于RF4板材的價格非常便宜，只有上面提到的各板材價格的四分之一甚至十分之一，在要求不高的消費類微波電路中仍然大批量采用，普通無線路由器用的即是FR4板材。 關(guān)于發(fā)射通道功放電路改造，SNOOPY8008兄買的那個RF2126功放芯片雖說標(biāo)稱可以達(dá)到1.3W(31dBm）的輸出功率，但這個值是在CW信號（不帶調(diào)制）下測的P1dB值，實際設(shè)計中一般需要回退6-10dB方可保證信號質(zhì)量。而且由于802.11G是OFDM信號，有峰均比，而且對EVM要求很高，加上這個芯片后輸出能達(dá)到25dBm(大約300mW）的功率就非常不錯了，功率再高就沒意義了，因為輸出功率越接近P1dB，EVM值會越高，而且會呈指數(shù)倍惡化。 EVM越高，數(shù)據(jù)誤碼率就越高，數(shù)據(jù)傳輸速率就越低。當(dāng)誤碼率高到一定程度也就是數(shù)據(jù)傳輸率低到一定程度時就無法建立無線連接了！ 所以很可能出現(xiàn)這種情況：雖說加了該功放芯片后輸出功率很高，甚至達(dá)到30dBm(1W)了，但就是無法連接，或者是連接上了，信號強(qiáng)度滿格，但數(shù)據(jù)傳輸速率卻很低，無論如何也高不了。 這個管子還有個比較麻煩的問題是：輸入輸出阻抗不是50歐姆，均需要外部匹配，下圖紅框框住的部分即是匹配電容，這個不是用萬能板焊個電路就能工作的，必須得設(shè)計PCB。  |
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來自： 大洋掬水 > 《技術(shù)技巧》
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