基于HED09W06RN-1的WLAN射頻解決方案

WLAN作為無線局域網(wǎng)通信中應(yīng)用最為廣泛的技術(shù)，早已從PC/筆記本市場，逐漸延伸到了音視頻、手持終端、無線城市熱點覆蓋、工業(yè)應(yīng)用等人們工作生活的方方面面，將人們帶入了便利的智能化無線時代。

為了滿足人們對通信速度和質(zhì)量的更高要求，WLAN的802.11標(biāo)準(zhǔn)也不斷演變，經(jīng)歷了從b、a、g到n的發(fā)展歷程。2.4GHz頻段的802.11b是最早的WLAN協(xié)議，采用直接序列擴(kuò)頻技術(shù)和QPSK調(diào)制方式，通信數(shù)據(jù)率最高可達(dá)11Mbps；隨后提出的802.11a協(xié)議定義在5GHz頻段，采用 52個子載波的正交頻分復(fù)用技術(shù)(OFDM)和BPSK、QPSK、16-QAM及64-QAM調(diào)制方式。根據(jù)調(diào)制方式不同，通信數(shù)據(jù)率從6Mbps到 54Mbps不等；802.11g則將上述兩種標(biāo)準(zhǔn)所用技術(shù)組合起來，定義在2.4GHz頻段，最高通信速率為54Mbps；最新的802.11n標(biāo)準(zhǔn)采 用分集技術(shù)支持多個收發(fā)通道同時工作以提高通信質(zhì)量和速率，同時通過將信道帶寬增大到40MHz并采用多達(dá)114個OFDM子載波和更高的編碼效率，使得 最高通信數(shù)據(jù)率達(dá)到150Mbps，對于2通道的收發(fā)系統(tǒng)，數(shù)據(jù)率更是能達(dá)到300Mbps。

高速率的通信對射頻收發(fā)機(jī)芯片性能提出了苛刻的要求，為了獲得更優(yōu)秀的接收信噪比(SNR) 和誤差失量幅度(EVM)，射頻收發(fā)機(jī)需要實現(xiàn)更低的噪聲系數(shù)，相噪聲水平，還需要更小的I/Q相位和幅度失配、更高的帶寬以及更好的線性度性能。而從市 場需求的角度來說，WLAN消費(fèi)類電子產(chǎn)品越來越多的應(yīng)用于移動終端，這類產(chǎn)品通常價格競爭激烈，而且大多使用電池供電，因此要求射頻芯片具有功耗低、集 成度高和抗干擾能力強(qiáng)等特點。在這樣的要求下設(shè)計高性能的射頻收發(fā)機(jī)芯片具有極大的難度。

北京中電華大電子設(shè)計有限責(zé)任公司(以下簡稱華大電子)多年來致力于WLAN核心芯片及模塊產(chǎn)品的研究和開發(fā)，產(chǎn)品應(yīng)用覆蓋了筆記本、USB外置無線網(wǎng)卡、家用音視頻、安防 監(jiān)控、運(yùn)營商熱點產(chǎn)品、家庭網(wǎng)關(guān)、工業(yè)應(yīng)用、智能交通等各個領(lǐng)域。繼成功量產(chǎn)了天聯(lián)系列(Airquick)3款同時支持國內(nèi)(WAPI)/國際 (11i)安全標(biāo)準(zhǔn)的WLAN基帶芯片后，華大電子目前已成功開發(fā)出支持802.11b/g/n標(biāo)準(zhǔn)的高集成度射頻收發(fā)機(jī)芯片HED09W06RN-1， 并以此為基礎(chǔ)推出了WLAN模塊產(chǎn)品(如圖1所示)。

圖1：WLAN模塊實圖。

HED09W06RN- 1是一款面向移動終端市場的高集成度、低功耗單芯片WLAN射頻收發(fā)機(jī)。芯片工作在2.4GHz頻段，同時支持802.11b/g/n協(xié)議。 HED09W06RN-1采用CMOS工藝，集成了完整的收發(fā)通路。收發(fā)機(jī)選擇直接變頻架構(gòu)(如圖2所示)，無須進(jìn)行鏡像抑制，降低了系統(tǒng)復(fù)雜度。而與直接變頻相關(guān)的直流偏差則通過在芯片中集成相關(guān)電路模塊進(jìn)行消除。

圖2：HED09W06RN-1芯片架構(gòu)圖。

HED09W06RN-1利用其集成度高的優(yōu)勢，在保證收發(fā)機(jī)性能的前提下將低噪聲放大器(LNA)、 壓控振蕩器(VCO)和功放驅(qū)動放大器(PA Driver)等射頻模塊集成到芯片中，使得在產(chǎn)品開發(fā)中需要的外部芯片數(shù)量減到最少,同時也大幅減少了開發(fā)板上的電阻電容等表貼組件數(shù)量，不但降低了成 本，而且簡化了設(shè)計，提高了生產(chǎn)良率。收發(fā)機(jī)芯片內(nèi)部還提供了晶體振蕩頻率校準(zhǔn)電路，可以使用片外晶體而不是晶振模塊提供參考時鐘，進(jìn)一步降低了生產(chǎn)成 本。此外，良好的可配置性使得芯片內(nèi)各級電路的增益、功耗、帶寬、線性度等參數(shù)都可以通過三線串行總線接口進(jìn)行配置，從而使收發(fā)機(jī)系統(tǒng)能同時支持不同的協(xié) 議要求。HED09W06RN-1在具有高集成度和可配置性的同時，還具有良好的收發(fā)性能。接收機(jī)噪聲系數(shù)低于5dB，對于1Mbps的802.11b信 號接收靈敏度達(dá)到-95dBm。接收EVM最低可達(dá)-32dB。802.11n對收發(fā)機(jī)中的I/Q相位和幅度失配有嚴(yán)格的要求，而I/Q失配產(chǎn)生的原因在 于芯片版圖的對稱性和一致性。由于芯片加工工藝的差異，I/Q失配通常很難被消除，從而會嚴(yán)重影響信號收發(fā)質(zhì)量。HED09W06RN-1內(nèi)部集成了相應(yīng) 的電路模塊來完成I/Q失配的校正，這些輔助模塊除了校正收發(fā)機(jī)I/Q失配之外，還能校正發(fā)射本振信號泄漏，從而將由各種非理想因素導(dǎo)致的收發(fā)機(jī)性能惡化 降低到最低程度。

HED09W06RN-1采用7mm×7mm QFN48封裝，與業(yè)界現(xiàn)有的WLAN射頻芯片方案相比，不僅芯片面積更小，外部組件數(shù)量也大幅減少，整體設(shè)計方案復(fù)雜度大大降低，使得系統(tǒng)設(shè)計廠商的產(chǎn)品成本預(yù)算得到了大幅縮減，顯著提升了產(chǎn)品解決方案的競爭力。

華大電子依托其雄厚的技術(shù)研發(fā)實力，可為客戶提供基于RF芯片的產(chǎn)品解決方案。并對產(chǎn)品開發(fā)過程中出現(xiàn)的問題，給予全方位的技術(shù)支持。