揭秘WiEX无线中继器

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偏远郊区环境、发射塔的架设密度低，以及地形因素都会限制发射塔效能，影响网络覆盖质量。具有破坏性的多路径干扰可能导致一些无法正常传输或接收信号的‘盲点’，有时甚至建筑物的材料与结构也可使原本能够正常收发的信号大幅减弱。无线中继器可以改善移动设备接收质量较差的问题，在许多可能影响网络效能的情况下，使移动电话仍能接收到稳定且可靠的信号。

Portelligent公司的分析师们在不采用地面上的传统电话线路，而仅使用移动电话的情形下安装了WiEx装置，期望能获得稳定且可靠的移动电话服务。结果显示，这些WiEx装置对于大部分手机都运作得不错。原本信号强度只有一格或甚至无信号的情况都已稳定提升到四格信号强度，通话质量与可靠性也大幅改善了。

所有的中继器均基于相同的工作原理：从外部输入较弱的信号，增强这些信号使其适用于本地接收器，并以覆盖更广的信号范围同步传回手机信号。简言之，它可被想象成一款两端都带有天线的双向放大器，一端收发手机信号，而另一端收发基站信号。在最理想的情况下，其效果就如同置身于最接近蜂窝发射塔之处，因而信号质量获得改善。而其最重要的一项附带利益是，在使用远程发射塔通话时，手机的运作功率通常比实际所需的更低。

在这样的基本前提下，我们可能会认为中继器的电子线路相当复杂，事实上并不尽然。在拆解WiEx装置的过程中，另一项挑战是如何在分离式的RF电路中确认出相关设计细节。该产品的单一电路板设计采用了小规模的集成，两片塑料外壳中放置了一个器件，并采用表贴的金属壳包覆最接近天线连接器的末级电路，以用于远程(施主)天线。

打开电路板，即可发现为数众多的器件，这看来又是一款低集成度的设计；或许是由于必须进行仔细地放大器分级以控制增益的缘故。众所周知，在传送与接收放大器位于相同区域时(如在同一间房子或建筑物中)，可能存在振荡。由于该设计只是重新放大具有延迟的双向信号，因此可能会带来反馈。施主天线与室内单元的间隔会影响到手机信号质量。当天线之间的隔离度小于放大器增益时，可能产生正向反馈与相应的振荡现象。

从‘施主’左侧看过来，位于隔离层下方且可上下移动的电路模块似乎符合850MHz的传送接收(Tx/Rx)频段、针对850MHz/1,900MHz频段的信号多任务处理，以及符合1,900MHz PCS频段的收发功能。同样的，剩下未包覆的2/3板卡中的电路则针对手机通信提供双工与双频传送/接收电路。

从所拆解的器件看，RFMD公司的CDMA功率放大器涵盖用于蜂窝频段所需的末级电路。同样地，Anadigics公司的CDMA器件为双向放大器两端的PA进行PCS频率处理。型号为#RF2196的器件是第二款RFMD的PA器件，可工作在1,900MHz；不过，这一点令人感到困惑，或许是打算在Anadigics的AWT6113器件作为末级电路输出至施主天线以前，先使其负责局部的放大功能。

其它大尺寸的器件还包括用于双向信号路径的衰减器，这是来自M/A-Com与Hittite公司所开发的解决方案。M/A-Com公司已被一家英国Cobham公司所收购。这些RF器件旁边是两颗Atmel公司的带模拟外围功能的ATMega168微控制器，负责与RF功率检测器与衰减器配合工作，以便在放大阶段控制回路功率增益。这些检测器是Linear公司开发的，并采用5引脚封装(#LTW5505)，连同RFMD公司的5引脚与6引脚增益模块，共同形成一块大约集成了二十几个小型RF器件的电路。

这些小尺寸的半导体与多级放大器器件来自于一系列分立与被动器件。声表面波(SAW)滤波器在850MHz蜂窝频段无线电的跨级滤波功能中扮演重要地位，而较高频的PCS频段则选用了更大尺寸的矩形陶瓷谐振器。虽然陶瓷谐振器的尺寸较SAW更为庞大，但它或许可提供较低的插入损耗，因而可实现高频无线传输，且能连续使用多年，以保障投资成本。

在大型ASIC扮演电路板主角的时代，有时也可选用设计精巧的RF硬件和现成的器件，以便实现一款原理简单但实际上很难处理的设计。信号延迟、振荡、增益管理以及RF设计都给工程师带来各种挑战。

为了解决这些问题，保持低成本并避免长时间的大规模集成电路开发，采用小规模的集成与分段无线设计的策略将会胜出，并可实现更为高效的设计。这款双频中继器的零售价大约300美元，而其BOM成本仅约100美元；这款设计所采用的低成本器件策略或许可顺利取得相当可观的利润。

图：WiEx采用小规模集成与分段无线设计策略实现了更为高效的设计。