基于芯片HED09W06RN-1的WLAN射频解决方案

为了满足人们对通信速度和质量的更高要求，WLAN的802.11标准也不断演变，经历了从b、a、g到n的发展历程。2.4GHz频段的802.11b是最早的WLAN协议，采用直接序列扩频技术和QPSK调制方式，通信数据率最高可达11Mbps；随后提出的802.11a协议定义在5GHz频段，采用52个子载波的正交频分复用技术(OFDM)和BPSK、QPSK、16-QAM及64-QAM调制方式。根据调制方式不同，通信数据率从6Mbps到54Mbps不等；802.11g则将上述两种标准所用技术组合起来，定义在2.4GHz频段，最高通信速率为54Mbps；最新的802.11n标准采用分集技术支持多个收发通道同时工作以提高通信质量和速率，同时通过将信道带宽增大到40MHz并采用多达114个OFDM子载波和更高的编码效率，使得最高通信数据率达到150Mbps，对于2通道的收发系统，数据率更是能达到300Mbps。

高速率的通信对射频收发机芯片性能提出了苛刻的要求，为了获得更优秀的接收信噪比(SNR)和误差失量幅度(EVM)，射频收发机需要实现更低的噪声系数，相噪声水平，还需要更小的I/Q相位和幅度失配、更高的带宽以及更好的线性度性能。而从市场需求的角度来说，WLAN消费类电子产品越来越多的应用于移动终端，这类产品通常价格竞争激烈，而且大多使用电池供电，因此要求射频芯片具有功耗低、集成度高和抗干扰能力强等特点。在这样的要求下设计高性能的射频收发机芯片具有极大的难度。

北京中电华大电子设计有限责任公司(以下简称华大电子)多年来致力于WLAN核心芯片及模块产品的研究和开发，产品应用覆盖了笔记本、USB外置无线网卡、家用音视频、安防监控、运营商热点产品、家庭网关、工业应用、智能交通等各个领域。继成功量产了天联系列(Airquick)3款同时支持国内(WAPI)/国际(11i)安全标准的WLAN基带芯片后，华大电子目前已成功开发出支持802.11b/g/n标准的高集成度射频收发机芯片HED09W06RN-1，并以此为基础推出了WLAN模块产品(如图1所示)。

图1：WLAN模块实图。

HED09W06RN-1是一款面向移动终端市场的高集成度、低功耗单芯片WLAN射频收发机。芯片工作在2.4GHz频段，同时支持802.11b/g/n协议。HED09W06RN-1采用CMOS工艺，集成了完整的收发通路。收发机选择直接变频架构(如图2所示)，无须进行镜像抑制，降低了系统复杂度。而与直接变频相关的直流偏差则通过在芯片中集成相关电路模块进行消除。

图2：HED09W06RN-1芯片架构图。

HED09W06RN-1利用其集成度高的优势，在保证收发机性能的前提下将低噪声放大器(LNA)、压控振荡器(VCO)和功放驱动放大器(PA Driver)等射频模块集成到芯片中，使得在产品开发中需要的外部芯片数量减到最少,同时也大幅减少了开发板上的电阻电容等表贴组件数量，不但降低了成本，而且简化了设计，提高了生产良率。收发机芯片内部还提供了晶体振荡频率校准电路，可以使用片外晶体而不是晶振模块提供参考时钟，进一步降低了生产成本。此外，良好的可配置性使得芯片内各级电路的增益、功耗、带宽、线性度等参数都可以通过三线串行总线接口进行配置，从而使收发机系统能同时支持不同的协议要求。HED09W06RN-1在具有高集成度和可配置性的同时，还具有良好的收发性能。接收机噪声系数低于5dB，对于1Mbps的802.11b信号接收灵敏度达到-95dBm。接收EVM最低可达-32dB。802.11n对收发机中的I/Q相位和幅度失配有严格的要求，而I/Q失配产生的原因在于芯片版图的对称性和一致性。由于芯片加工工艺的差异，I/Q失配通常很难被消除，从而会严重影响信号收发质量。HED09W06RN-1内部集成了相应的电路模块来完成I/Q失配的校正，这些辅助模块除了校正收发机I/Q失配之外，还能校正发射本振信号泄漏，从而将由各种非理想因素导致的收发机性能恶化降低到最低程度。

HED09W06RN-1采用7mm×7mm QFN48封装，与业界现有的WLAN射频芯片方案相比，不仅芯片面积更小，外部组件数量也大幅减少，整体设计方案复杂度大大降低，使得系统设计厂商的产品成本预算得到了大幅缩减，显着提升了产品解决方案的竞争力。

华大电子依托其雄厚的技术研发实力，可为客户提供基于RF芯片的产品解决方案。并对产品开发过程中出现的问题，给予全方位的技术支持。