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满足802.11n规范设计的关键要素分析
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最新的WLAN规范802.11n带来的技术挑战相当严峻。802.11nWLAN中使用的设备利用多天线来提供多频带(2.4GHz和/或5GHz),故必须针对输出功率和尺寸进行优化。
对于802.11n无线电电路的设计人员而言,需要考虑的事项包括集成度、功率、性能、滤波、隔离和吞吐量。这决非简单的事,不过 802.11nWLAN的市场前景十分看好,设计人员和制造商已迅速对802.11n规范草案采取行动。802.11n标准最近已迈向到草案3.0, IEEE预计在2008年10月推出最终标准定案。虽然,制造商应对这一挑战所采取的措施各不相同,但几乎都一致赞同更高的集成度将是802.11n成功的关键所在。
当前芯片方案概况
目前,已经有好几家供应商推出了802.11n产品。SiGe半导体公司最近公布了最新的802.11n模块SE2593A,为其802.11n模块系列新增一员。
RalinkTechnology公司已在付运其802.11n芯片组,并预计2007年底开始单芯片解决方案的出样。Broadcom公司的802.11n无线芯片已投入生产,而AtherosCommunications公司已推出其第三代802.11n器件。
集成度问题
鉴于多输入多输出(MIMO)技术的复杂性,802.11n器件在满足OEM对外形尺寸和性能的期望值方面面临着真正的挑战。显然,解决外形尺寸问题的方法就是提高集成度。那么究竟需要多高的集成度呢?制造商倾向于把注意力放在功率放大器(PA)或无线/基带功能上。PA正在被集成到前端模块 (FEM)中,FEM一般包含放大器、开关和无源器件。这些前端组件可与集成的MAC/基带/RF芯片组或单芯片无线电配合使用。如果PA与MAC/基带 /RF功能性集成在一起,就可能存在一种折衷风险,即不得不牺牲占位面积来满足覆盖距离。
SiGe半导体公司致力于开发802.11nFEM,其中之一集成了2.4GHz和5GHz的PA以及低噪声放大器(LNA)、功率检测器、发射和接收开关器、双工器以及相关匹配电路,该模块采用5×6×1mm封装。
利用外部PA或FEM来设计尤其适合于那些需要在长发射距离上支持高服务质量的应用。"路由器或计算机一般采用外部PA或FEM来提供额外的功率,以在更长距离上提供可靠链接性能。"SiGe半导体高级系统工程师DarcyPoulin表示,"例如,这对确保覆盖整个家庭部署网络非常有益。"
图1:SiGe半导体不久前推出了号称全球集成度最高的802.11nRF前端模块SE2593A。 集成有MAC/基带/RF功能性的产品非常适用于那些以空间为首要指标的应用。Ralink已采取如下方案:在其一块芯片上集成MAC和基带,在第二块芯片上集成RF。例如,Ralink的2.4和5GHz收发器芯片RT2850在一个9×9mmQFN-76封装中集成了一个LNA、下行转换混频器、上行转换混频器、预驱动器、压控振荡器(VCO)、可变增益放大器(VGA)、自动电平控制(ALC)、合成器、同相/正交(I/Q)调制器、 I/Q解调器、LDO和三线串行总线。Ralink目前的芯片都是与一个片外PA一起工作,但据称该公司正在开发一款集成式PA。Broadcom一直以来也只提供双芯片组,不过现在已进一步集成化,推出了BCM4322单芯片802.11n器件。Broadcom产品系列高级市场经理KevinMukai表示,新一代产品"集成了目前这一代设计中所需的许多外部元件,从而可节省40%的BOM。"BCM4322集成了两个接收器、两个发射器和一个CPU,是专门设计来与外部PA或前端一起工作的。 Atheros也在提供了CMOS单芯片802.11n产品。例如,它最近推出的AR9280在10×10mm的QFN封装中集成了MAC、基带和2.4/5GHz双频带无线电。
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