RFID技术中的2.4G射频双向功放的设计与实现

在两个或多个网络互连时，无线局域网的低功率与高频率限制了其覆盖范围，为了扩大覆盖范围，可以引入蜂窝或者微蜂窝的网络结构或者通过增大发射功率扩大覆盖半径等措施来实现。前者实现成本较高，而后者则相对较便宜，且容易实现。现有的产品基本上通信距离都比 较小，而且实现双向收发的比较少。 本文主要研究的是距离扩展射频前端的方案与硬件的实现，通过增大发射信号功率、放大接收信号提高灵敏度以及选择增益较大的天线来实现，同时实现了双向收发，最终成果可以直接应用于与IEEE802.11b/g兼容的无线通信系统 中。 双向功率放大器的设计 　　双向功率放大器设计指标： 　　工作频率：2400MHz～2483M 在RFID技术中，2.4G射频双向功放的设计与实现是关键的技术环节，尤其是在无线局域网覆盖范围扩展的需求下。由于无线网络的高频特性限制了其覆盖距离，传统的解决办法包括构建蜂窝或微蜂窝网络结构，但这通常成本高昂。相比之下，通过提升发射功率和优化接收灵敏度，同时结合大增益天线，可以以较低成本实现更广泛的覆盖。本文主要探讨了如何设计并实现这种射频前端方案，特别关注双向收发功能，以适用于与IEEE802.11b/g标准兼容的无线通信系统。 双向功率放大器是这一方案的核心组件，其设计指标包括工作频率在2400MHz至2483MHz之间，最大输出功率为+30dBm（相当于1W），发射增益至少为27dB，接收增益需大于14dB，接收端噪声系数小于3.5dB，频率响应控制在±1dB以内，输入端最小输入功率门限低于-15dBm，并且具备收发指示功能和电源极性反接保护功能。 在设计实现中，功率放大器采用时分双工（TDD）原理，确保收发信号的分离。功放的整体框图中，功率检波器连接在RF信号输入通道的定向耦合器上，根据无线收发器的状态控制RF开关在发射PA通路和接收LNA通路之间切换。在发射状态，功率放大器放大无线收发器的信号；而在接收状态，低噪声放大器（LNA）被激活，增强弱信号的接收能力。 发射功率放大电路采用了单片微波集成电路（MMIC），如RFMD公司的RF5189，其增益可由VREG引脚电压调节。RF5189与二级功率放大芯片RF2126级联，以满足最大输出功率和增益需求。而LNA部分选择了Hittite公司的HMC286E，它具有低噪声系数和高增益，适用于2.4GHz频段。LNA输入端添加了带通滤波器，如LTCC带通滤波器BF2520-B2R4CAC，以减少信号损失。 收发切换电路采用SkyWorks公司的GaAs集成SPDT开关芯片AS179-92，以快速、低损耗的方式完成收发信号的切换。这样的设计确保了在TDD模式下高效、准确地工作，提升了系统的整体性能。 总结来说，2.4G射频双向功放的设计与实现是通过优化功率放大器和LNA的性能，结合高效的收发切换电路，以实现更远的通信距离和双向通信功能。这种技术对于扩大无线网络覆盖、提高通信质量以及降低成本具有重要意义，尤其在IEEE802.11b/g标准的无线通信系统中。