利用2.4GHz WLAN前端模块实现多无线技术共存

文章摘要：图2：天线路径TX输入的小信号增益、匹配及反向隔离性能Balun 变换器 利用印制迹线和0201无源器件，可以实现集成了低通滤波器的2:1平衡／不平衡变换器 (balun)。该 balun 变换器为开关滤波器和接收输出分别提供50 欧姆和 100 欧姆的匹配。使用无源器件和印制迹线能显着提高成本和性能。利用这种电路，前端模块可获得 0.2dB 的幅度平衡度，平衡端之间的相位差小于 1 度。性能这个前端模块的性能如图2、3 及 4所示。由图2可见，总体增益为28dB，输入输出回损大于10dB。对紧密屏蔽式手机的稳定性非常关键的反向隔离在谐波频带范围内优于 -49dB。图3显示了在17dBm 的

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图2：天线路径TX输入的小信号增益、匹配及反向隔离性能

Balun 变换器
 
 利用印制迹线和0201无源器件，可以实现集成了低通滤波器的2:1平衡／不平衡变换器 (balun)。该 balun 变换器为开关滤波器和接收输出分别提供50 欧姆和 100 欧姆的匹配。使用无源器件和印制迹线能显着提高成本和性能。利用这种电路，前端模块可获得 0.2dB 的幅度平衡度，平衡端之间的相位差小于 1 度。

性能

这个前端模块的性能如图2、3 及 4所示。由图2可见，总体增益为28dB，输入输出回损大于10dB。对紧密屏蔽式手机的稳定性非常关键的反向隔离在谐波频带范围内优于 -49dB。图3显示了在17dBm 的输出功率级下测得的噪声排放 。在 2.17Ghz 时，UMTS 接收频带和 WLAN通带相当靠近，此时的噪声功率大约为 -170dBm/Hz。考虑到天线或系统板耦合所引起的 15dB 泄漏路径损耗，这将使前端模块的噪声影响低于热噪声基底，并与手机 UMTS 接收器的同步操作兼容。即使利用1Mbps调制，在最大功率 +17dBm下的最差 WLAN谐波，距离美国联邦通信委员会 (FCC) 规定的 0dBi 天线 -41.2dBm/Mhz 的限值还有 5dB 的裕量。

图3：输出功率为17dBm时，前端模块的噪声排放测量值

图4所示为在17 dB电源范围时，采用 54Mbps 802.11g 信号调制所测得的模块线性关系。该线性度是在 15dBm功率级下小于3%的EVM，电流消耗为120mA。该性能包括了高抑制开关滤波器电路的 2.5 至 3.5dB后置功率放大器损耗。

在接收模式中，2GHz 以下测得的抑制大于 45dB；2.17GHz 以下大于30dB。带内 (in-band) 插损为3.5dB (进入一个平衡接收器)；而回损则优于-16.5dB。在多无线技术同时操作期间，这些低带内损耗和高抑制性能完全保证了WLAN接收器的灵敏度。

图4：采用 54Mbps 802.11g 调制和  3.3V 电源时，测得的 EVM 和电流相对于前端模块输出功率的关系

总结

SiGe半导体公司开发了一种具有高线性度、低功耗、低带外噪声排放和高带外噪声抑制的2.4GHz WLAN前端模块，能够支持手机中多无线技术的共存。这些无线方式在高达 2.17GHz 的 UMTS  频带上操作。SiGe 半导体的模块集成了功率检测器和调节器，大大简化 WLAN无线技术的结构。紧凑的开关式滤波器设计，把模块的总体尺寸减至最小，从而使占位面积缩小到只有6 X 5 X 1.4mm。上述这些特性使集成收发器或基带／收发器芯片变得非常容易，为含 UMTS 频带的第三代多无线技术蜂窝手机建构了一个双或单封装的 2.4GHz WLAN无线结构。

表1：多无线技术手机中常见嵌入式无线应用的频带

手机服务选择

频带

蜂窝技术 (GSM, CDMA, GPRS)

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