一种提升WLAN抗干扰能力的电路设计

当前市场主流的WLAN芯片均采用零中频架构,这种架构的好处是体积小、成本低、便于集成,但是其抗干扰能力却很差,尤其是面对日益复杂的无线环境。本方案提出了一种新型的WLAN接收电路设计,适用于IEEE802.11 a/b/g/n,可显著提升WLAN产品的抗干扰能力和选择性。

原理说明

上图是市面上的WLAN设备接收通道的原理框图,仅使用1个BPF(带通滤波器)在射频频率上进行选择,由于基带滤波器的邻道抑制能力及选择性都很差,这种方式只能筛选出大致的频率范围,无法筛选出当前的工作信道,设备的抗干扰能力十分有限。

上图是本方案提出的超外差式WLAN接收链路,可实现在中频频率上对射频信号进行筛选。本方案选用了Qorvo公司的RFFC5071对WLAN信号进行处理,RFFC5071内置了压控振荡器,锁相环及2个混频器,单片机通过RFFC5071的控制接口对其进行配置,包括本振频率,混频器使能等。2个SPDT即单刀双掷开关与2个SAW即声表滤波器组成了信道带宽选择阵列,即20MHz或者40MHz,这是IEEE 802.11a/b/g/n产品支持的两种信道带宽,WLAN SoC通过串口告知MCU即单片机此时的信道带宽,然后MCU选择控制SPDT选择合适的信道带宽。

上图是信道带宽选择阵列的原理图,其中U1、U2是单刀双掷开关,使用了CEL公司的CG2409X3,FL1、FL2分别是通带为20MHz、40MHz的中频声表滤波器。当BW_20为高电平,BW_40为低电平时,20MHz模式选通;当BW_20为低电平,BW_40为高电平时,40MHz模式选通。

接收过程:来自天线的2.4GHz/5GHz WLAN信号首先经过BPF即带通滤波器进行频率选择,抑制不需要的干扰信号,然后送至LNA即低噪声放大器进行放大。LNA的输出与RFFC5071的混频器1相连,2.4GHz/5.8GHz信号便被搬移至中频(如374MHz),中频信号经过信道带宽选择阵列进入RFFC5071的混频器2,由于RFFC5071的2个混频器使用共同的本振频率源,因此中频信号被搬移至与原始2.4GHz/5GHz WLAN一直的频率上,WLAN SoC可以顺利接收、解调。由于声表滤波器具备很强的带外抑制能力(通常可达40dB以上),这个接收电路的抗干扰能力与选择性得到大幅提升。

软件工作过程