典型的 WLAN芯片組按照工作原理大致分為三種,即超外差式、零中頻式和低中頻式等。
超外差式
超外差式接收機是最廣泛應用的一種拓撲結(jié)構(gòu),它的基本原理是將從天線接收到的高頻信號經(jīng)下變頻后轉(zhuǎn)換為一固定的中頻信號, 然后經(jīng)過進一 步下變頻或者直接進行解調(diào),。
在發(fā)射機中,其拓撲結(jié)構(gòu)和接收機類似,但信號流是反方向傳輸。由于輸入發(fā)射機的有用信號是能量最強的信號,這就對鏡像信號抑制的要求降低了, 使得發(fā)射機相對于接收機來說容易實現(xiàn)。[2]
超外差式或 IF(中頻)接收器優(yōu)點是結(jié)構(gòu)簡單, 性能較好,缺點是一些器件難以集成,尤其是濾波器部分的集成非常困難,需要使用高 Q可調(diào)i皆 HF (高頻)濾波器和高 Q的 IF濾波器抑制鏡像信號。這兩種濾波器很難用模擬集成方法實現(xiàn), 只能利用分立的、敏感的、昂貴的高 Q器件,如電容器和電感器組成。制造過程中必須進行調(diào)i皆,利用分立可變電容二極管調(diào)節(jié)中心頻率, 這種高通濾波器的價格昂貴。并且易于損壞 。 有時,在 A/D轉(zhuǎn)換前需要幾個中頻級。 當信號下變頻到中頻,必須進一步濾波,從鄰近信號中分離出有用信號。 濾波器的 Q值很高,因此, 一般來說中頻接收器的成本也較高。
采用 SiGe工藝制作。802.1l WLAN芯片組大致可分為 RF和基帶兩部分。其中 RF部分即射頻收發(fā)器前端,采用超外差式結(jié)構(gòu),包括 RF/IF變換器、IQ正交調(diào)制解調(diào)器和功率放大器。基帶部分包括基帶信號處理器和 MAC控制器,完成802.11b協(xié)議的實現(xiàn)、基帶信號擴頻和解擴、基帶信號調(diào)制解調(diào)等。 總共由5個芯片 (未計入射頻 VC0和中頻 VC0) 組成。 其工作原理如下:
在發(fā)射狀態(tài),由 MAC控制器來的發(fā)射數(shù)據(jù)進入基帶處理器,經(jīng) CCK調(diào)制后以可變的 PN代碼進行擴頻,產(chǎn)生兩個信號 I和 Q。 I和 Q信號被傳送到調(diào)制解調(diào)器,經(jīng)濾波后被調(diào)制到 IF頻率上(70至600MHz) 。接著兩個信號合成為一個信號送至RF/IF 轉(zhuǎn)換器,信號再被加載到2.4GHzlSM頻段的 RF信道上,最后經(jīng)功率放大后由天線發(fā)射出去。
零中頻接收器
除了上面介紹的超外差式以外,目前比較受關注的是零中頻或低中頻收發(fā)器。 在零中頻或低中頻收發(fā)器中,天線信號和基帶信號的變換可以直接實現(xiàn)。與 IF接收器相比,零中頻接收器可
以實現(xiàn)較高的集成度, 零中頻接收器中信號直接下變頻到基頻,后面僅需要一個低 Q的高通濾波器和易于集成的低適濾波器就可以滿足要求。但是,同中頻接收器相比,零中頻接收器的性能有待提高,它的應用受到一定影響,一般在一些數(shù)字通信的系統(tǒng)中使用,以低性能換取較高的集成度,采用零中頻接收器和 DSP結(jié)合實現(xiàn)數(shù)字信號的基頻解調(diào)。
為了克服超外差式接收機中存在的鏡像抑制問題, 可以認為直接變頻到基頻是解決鏡像信號問題的答案。零中頻接收機將信號直接下變頻到基帶,鏡像信號就是信號自身,不需要鏡像濾波器 。正交下變頻結(jié)構(gòu)的零中頻接收機,在數(shù)字域中處理下變頻后的基帶信號,恢復出原始信號。零中頻接收機的最大優(yōu)點是集成度高, 而直流失調(diào)和1/f噪聲限制了它的應用。
但是選擇零中頻不能消除鏡像頻率。 正弦信號攜帶正頻和負頻兩種有用信號到基頻。 這些互為鏡像的信號都加在基頻上,其低、高邊帶處于基帶中, 沒有分離。為了恢復有效信號,可以通過兩次下變頻,下變頻后,在 DSP中利用向量角測量算法實現(xiàn)。
低中頻接收器
低中頻接收機結(jié)合了超外差式接收機和零中頻接收機各自的優(yōu)點。低中頻接收器和零中頻接收器拓撲圖相似,像零中頻接收器一樣,不需要高頻濾波器抑制鏡像信號,可以高度集成化,但其性能較好。 而且對直流失調(diào)或本振到 RF(射頻)的交調(diào)実真不敏感 。通常,在下變頻后采用低通濾波器完成信號的選擇,因此它的集成度很高。但鏡像信號不是有用信號本身,可能比有用信號大很多,因此需要精心確定中頻頻率,對中頻的精確度要求很高。
可以這樣理解低中頻接收器拓撲概念: 如果接收器中使用兩個下變頻通道時,所有的信息在兩個低頻信號中,從需要的信號中分離出鏡像信號 。在下變頻過程中,與單一正頻率混頻向下轉(zhuǎn)換頻率分量。 在復數(shù)中頻信號中有用信號現(xiàn)處于正頻率, 鏡像信號相同但處于負頻率處, 兩個信號之間的相位有差別。這樣可以在兩個低頻信號的復數(shù)組合中,通過DSP可以將兩個信號分離 。
區(qū)別
定向接收和全向接收沒有明確的優(yōu)劣之分。定向天線接收距離遠，但是針對性接收 也就是點對點 用于遠距離傳送。全向天線接收是向天線四周接收信號 天線周圍都能接收到信號 但傳輸距離相對近一些。

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