在兩個或多個網絡互連時，無線局域網的低功率與高頻率限制了其覆蓋范圍，為了擴大覆蓋范圍，可以引入蜂窩或者微蜂窩的網絡結構或者通過增大發射功率擴大覆蓋半徑等措施來實現。前者實現成本較高，而后者則相對較便宜，且容易實現。現有的產品基本上通信距離都比較小，而且實現雙向收發的比較少。本文主要研究的是距離擴展射頻前端的方案與硬件的實現，通過增大發射信號功率、放大接收信號提高靈敏度以及選擇增益較大的天線來實現，同時實現了雙向收發，最終成果可以直接應用于與IEEE802.11b/g兼容的無線通信系統中。

雙向功率放大器的設計

雙向功率放大器設計指標：
工作頻率：2400MHz～2483MHz
最大輸出功率：+30dBm（1W）
發射增益：≥27dB
接收增益：≥14dB
接收端噪聲系數：< 3.5dB
頻率響應：<±1dB
輸入端最小輸入功率門限：<-15dBm
具有收發指示功能
具有電源極性反接保護功能

根據時分雙工TDD的工作原理，收發是分開進行的，因此可以得出采用圖1的功放整體框圖。

圖1、2.4GHz雙向功放電路的總體框圖

功率檢波器信號輸入端接在RF信號輸入通道上的定向耦合器上。當無線收發器處在發射狀態時，功率檢波器檢測到無線收發器發出的信號，產生開關切換信號控制RF開關打向發射PA通路，LNA電路被斷開，雙向功率放大器處在發射狀態。當無線收發器處在接收狀態時，功率檢波器由于定向耦合器的單方向性而基本沒有輸入信號，這時通過開關切換信號將RF開關切換到LNA通路，PA通路斷開，此時雙向功率放大器處在接收狀態。

下面介紹重點部位的設計：

發射功率放大（PA）電路

發射功率放大電路的作用是將無線收發器輸入功率放大以達到期望輸出功率。此處選擇單片微波集成電路（MMIC）作為功率放大器件，并采用兩級級聯的方式來同時達到最大輸出功率與增益的要求。前級功率放大芯片選擇RFMD公司的RF5189，該芯片主要應用在IEEE802.11b WLAN、2.4GHz ISM頻段商用及消費類電子、無線局域網系統、擴頻與MMDS系統等等。RF5189的增益可以通過VREG引腳電壓控制，在本設計中VREG電壓取+3V，使RF5189具有最大增益。RF5189在2.412GHz~2.482GHz頻段增益變化幅度約為0.6dB，線性度較高。由于RF5189片內集成了輸入輸出端口的匹配電路與RF隔直電容，所以RF5189輸入輸出端直接加特性阻抗為50Ω的傳輸線進行信號的傳輸。應用電路如圖2。

圖2、RF5189應用電路

第二級功率放大芯片采用RFMD公司的RF2126。RF2126的功率控制端接到RF5189功率控制端，兩片功率放大芯片采用統一的控制電壓信號進行控制。它的輸入輸出阻抗并不是50Ω，所以需要外加匹配電路，匹配電路中使用的電容選擇自諧振頻率與Q值高，等效串連阻抗ESR很小的射頻電容，以減小信號在阻抗匹配電路中的損耗。在本設計中阻抗匹配電容選擇美國技術陶瓷（ATC）公司的ATC100A系列陶瓷電容，它的品質因素（Q值）：>10000@1MHz

應用電路如圖3。

圖3、RF2126應用電路