本文就新型802.11bWLAN(无线局域网)收发器的应用与设计组成作分折说明
新兴的802.11bWLAN
IEEE802.l1b无线网络已经成为企业网络的一个主要组成部分。为了服务于这个快速增长的新兴市场，Maxim开发了一套完整的RF(射频)方案(RF收发器和功率放大器)，能够满足IEEE 802.11bWLAN(无线局域网)标准的要求。
现在，无线网络能对持有手提电脑或其它手持终端的工作人员与来访者或临时工作人员提供了一条访问网络资源的便利途径。这种无线网络正在广泛应用于一些公共场所，如酒店、机场和咖啡厅等。在需要频繁移动或变更设备的场所，它也提供了一个比重新布置以太网物理插孔成本更低效益更好的替换方案。
为了理解IEEE802.l1b无线网络，应对它的前题(来源)作一说明：IEEE是(美国)电气和电子工程师学会的一个专业组，它的活动包括开发电信和网络标准。IEEE局部网标准，例如以太网802系列，如今己成为局部网标准的主流。无线局部网标准为了在工作频率2.4GHz上提高速度11bMps己更新到802.11DS，而802.11b中使用的调制技术是DSSS(直接序列扩频)。
而802.11bWLAN(无线局域网)新兴市场是要应用符合802.11bWLAN(无线局域网)标淮的设备-收发器来实现的，为此本文着重对新型802.11bWLAN(无线局域网)收发器应用与设计组成作分折说明。
802.11b WLAN(无线局域网)收发器的设计组成
802.11bWLAN (无线局域网)收发器的组成应由符合IEEE802.l1b无线网络标准的单片零中频(ZIF)收发器与功放率大器两大块及标准基带／MAC芯片合成(见图1所示框图)。值此主要对应用MAX2820/MAX2821单片零中频(ZIF)收发器与功放率大器(MAX2242)可获得性能价格比较高的收发器作分折说明。
MAX2820/MAX2821单片零中频(ZIF)收发器与功放率大器MAX2242的应用
MAX2820 和MAX2821单片零中频收发器，是专为工作在2.4GHz至2.5GHz ISM(工业—科学—医疗)波段的802.11b(1lMbps)应用而设计。这两款收发器基本相同，只是MAX2821具有低功耗关断模式和电压基准输出，而MAX2820没有。收发器内部包含了实现802.11b射频至基带传输所需的所有电路，其中包括：完全集成的接收通路和发送通路、VCO(电压控制振荡器)、频率合成器和基带／控制接口。只需配合—个专用的802.1lb功放率大器(如(MAX2242)、一个RF开关、RF(射频)带通滤波器和少数无源器件即可构建一个完整的射频前端电路。这些器件适合802.11b规定的所有数据速率(1Mbps、2Mbps、5.5Mbps和 11Mbps)，甚至可以在德州仪器公司的PBCCTM(是德州仪器公司Texas Instruments Incorporated 德州仪器公司的一个商标)标准所规定的22Mbps下工作，MAX2820／MAX2821采用非常小的7mm×7mm的48引脚OFN／薄型QFN封装。
MAX2820-MAX2242芯片组充实了无线产品系列，而Maxim无线领域产品包括：cdma2000／W—CDMA芯片组；用于GSM／GPRS和EDGE的多模发送的IC；零中频或称零差(Z1F)直接卫星接收器与发送器等。值此就对Z1F收发器方案的技术支持作分折说明。
当前可利用Maxim提供的参考设计(即新技术与新工艺)，可为该零中频(Z1F)收发器方案设计中提供最佳性能：即，接收灵敏度达-87dBm(11Mbps速率下)和-97dBm(1Mbps速率下)。这个灵敏度比其他零差方案高2dB至3dB，比其他外差方案高出1db 至2dB。这是为什么呢?
虽然外差式收发器中的声表面滤波器(SAW)看上去会在功耗方面带来一些好处，因为无源滤波器似乎具有更低的电源电流。但是，外差式结构需要一个RF混频器和额外的功率增益来补偿SAW滤波器的插入损耗。而与ZIF收发器集成在一起的有源滤波器有助于改善噪声系数指标，能够在整个接收链路达到最大增益(最低增益条件下34dB)时提供4.5dB的噪声系数，对设计人员来说它也更具吸引力。内部用于接收模式的低通滤波器具有陡峭的过渡带，可有效衰减带外(>11MHz)干扰信号至是够低的水平，这样就保证了接收灵敏度。
利用Maxim的RF BICOMSTM (双极互补金属氧化物半导体)工艺，这些器件能够在保持高性能指标的同时消耗极低的系统功耗。
由于采用了ZIF(零差)接收／发射结构，该器件能够最好地响应802.11b市场对于降低价格的持续要求。MAX2820的ZIF结构达到了发送和接受 IF(中频)SAW滤波器的抑制水平，省下了外部SAW滤波器的成本和空司。用MAX2820和MAX2247 PA(功率放大器)构成的整个RF(射频)前端只需要4个电感、33个电容和4个电阻，MAX2820 802.l1b方案，再加上MAC(媒体存取控制)／基带DSP(数字信号处理器)，可以很轻松地布置在20mm×40mm的空间内(而RF部分仅占 26.5mm×12mm)。
而MAX2820接收通路的增益随着作用于RX(接收器)-AGC(自动增益控制)引脚的电压而改变。 I和Q通路的连续可变增益控制范围典型为70dB。差分100Ω输入阻抗的前端LNA(低噪声放大器)很容易用一个2：1平衡变换器匹配。LNA另外提供 30dB的增益台阶。在大多数应用中，LNA的增益选择逻辑输人直接连接至基带IC的CMOS输出，基带IC基于探测到的信号幅度对LNA的增益进行控制。
当处于接收模式时，MAX2820从2.7V电源吸收85mA的电流。
MAX2820发送器的RF输出采用高阻差分配置，可直接驱动放大器。输出级为集电极开路结构，内部电感上拉至Vcc。功放驱动器输出需要外部阻抗匹配和差分至单端转换。利用Murata或Toko公司提供的平衡变压器即可实现平衡20Ω到单端50Ω转换。
作用于TX(发送器)-AGC引脚的外部电压可以控制MAX2820的发射增益，控制范围达30dB，数据速率为11Mbps时，最大增益下平衡变压器输出端可以提供+2dBm的功率，井对第一和第二旁瓣分别提供-37dBc和-59dBc的抑制。
MAX2820内部的发射低通滤波器能够有效抑制由干数／模转换器(DAC)的时钟惯通和采样镜像产生的高频杂散信号。而且对信号频谱的第二旁瓣也提供了额外的衰减。该滤波器不需要用户设置其频响特性。
为保证ZIF收发器系统中本振(LO)在RF输出端的低泄漏指标，必须将发送基带信号通路的直流失调降低至尽可能接近于零。由于放大器、基带滤波器、发送端DAC所具有的有限直流失调过大，无法满足LO泄漏指标的要求，有必要消除这个直流失调，MAX2820通过一个片上的校准过程来完成这项任务。此过程对基带发送信号通路的净失调采样井在基带放大器中将其消除。校准过程在TX(发送器) –ON(接通)为高电平的2.2µs内启动。
MAX2820 ZIF正交调制器在启动所有发射功能的情况下需要消耗75mA的电流(2.7V供电)。MAX2820的基带接口兼容于多种基带／MAC，允许设计人员可以根据具体应用选择最满意的基带芯片。基带输入／输出为差分模式，都需要+1.2V的共模电压。它们可直流耦合至基带IC的I／Q输入和输出。
由于802.11b无线局域网收发器方案中用到了MAX2242功率放大器，为此应对MAX2242功率放大器作一说明。
关于MAX2242功率放大器
MAX2242 低电压、3级线性功率放大器(PA)能够以较高的效率提供最大输出功率，并提供了较大的余量来满足频谱模板要求。MAX2242被优化于802。 1lbWLAN(无线局域网)应用，集成了可调节偏置电路、功率检测器和关断电路，芯片采用3×4晶片级封装UCSP TM(UCSP是Maxim intergrated products，Ins.的一个商标)，尺寸只有1.5mm×2mm+3.3V供电时，MAX2242能够提供28.5dB的功率增益和+ 22.5dBm的线性输出功率。在802.11b调制模式下，第一旁瓣抑制比低于-33dBc、第二旁瓣抑制比低于-55dBc.无需谐波陷波器，它就可提供优于-40dBc的谐波输出(2f、3f、4f)抑制。此外，该器件还可在+10dBm至+22.5dBm的输出功率水平下以最优效率和性能进行匹配。它还拥有更高的+26.5dBm饱和输出功率。
MAX2820和MAX2242的组合与标准基带／MAC芯片实现了一个完整的1EEE 802.1lb收发器方案，(见图1)。而MAX2820和MAX2242两款IC均已批量生产。多种完整的参考设计支持该芯片组。
此外还可提供一个单独针对MAX2820的完整评估板(见图2)，可以提供原理图、布局图和元器件清单。评估板为所有RE和基带输入／输出配备了50Ω匹配连接器。井带有差分至单端和单端至差分线驱动器，用于转换差分基带输入／输出至单端。
结语
估算一个设计方案成本的通用方式，是确定互连引脚、无源元件和整合几个封装IC所需的线路板过孔的数量。Maxim提供的三片(MAX2820和 MAX2821单片零中频收发器、MAX2242功率放大器及基带／MAC芯片)1EEE 802。1lb WLAN方案是一款小尺寸、低无源元件量的方案。这种高集成度、可编程收发器为WLAN提供了一个低成本的灵活设计方案。
这个高集成度的802.11b，2.4GHzWLAN芯片组方案能够提供出色的性能，具有很小的外形(见图3所示)，是当前市场上成本量低的方案，并可十分轻松地在天线口提供+20dBm输出功率。最近推出的该芯片组中的一个器件-MAX2822，是一个客户端专用的第二代芯片，它包含一个+17dBm输出功率的集成功放。同时还保持了很高的性能水准，具有竞争力的替代方案，因为它具有显著的功率消耗低，尺寸小和材料单成低多种优点。
