2.4G放大器电路原理图

2.4GHz WLAN无线功率放大器的设计与实现邓中亮，戚威(北京邮电大学电子工程学院北京100876)在WLAN网络中，由于WLAN的低功率与高频率限制了其覆盖范围，所以现有的产品基本上通信距离都比较小，并且实现双向收发的比较少。

而目前很多功率放大器都集成在收发端内部，这样提高了集成度，简化了电路，但是这种集成的功率放大器的功率往往不够大，要实现长距离传输必需外加功率模块。

本文主要研究的是无线功率放大器的设计方案与硬件的实现，通过增大发射信号功率、放大接收信号提高灵敏度来实现，同时实现了信号的双向收发，可运用于802.11b ／g模式的远距离无线传输。

1 无线功率放大器的设计如图1所示，在系统原理图中，射频输入通道耦合一部分功率送到检波电路进行处理，检出的射频包络和固定门限电平比较来控制信号端口的收发状态，如果高于门限电平，切换射频开关，有信号要发射，打开发射通道，反之处于接收状态。

1.1 传输微带线的设计微带线是RF电路设计的重点，是模块匹配网络中的一部分，也是连接各个功能模块的桥梁。

传输微带线用以输入／输出信号或者连接电路，如果它与前端电路的输出阻抗和后端电路的输入阻抗匹配，就可以使信号传输过程中的功率损耗减至最小。

本设计中的传输微带线特征阻抗为50Ω。

微带线的特征阻抗值由微带线的宽度w、PCB板的介电常数ε、PCB板的大厚度H、铜箔厚度T等参数决定。

在材料一定的条件下，特征阻抗只取决于微带线的宽度w，本设计中采用FR4板材。

由式(1)：1.2 双管平衡放大电路的设计发射功率放大电路的作用是将发射信号放大，输出大功率。

在本电路中采用双管平衡放大电路，采用并联的方法来提高输出功率。

功率放大芯片选择anadigics公司的AWL6153UM7P8，其在5 V直流电压，802.11g 模式下54 Mb／s信号速率最大输出功率可以达到+25 dBm，将芯片的两个相同的应用电路并联后构成平衡放大电路提高输出功率。

毕业论文（设计）论文（设计）题目：2.4GHz射频功率放大器的设计目录中文摘要 (1)Abstract (2)第一章绪论 (3)第二章理论基础 (5)2.1 二端口网络 (5)2.2 技术指标 (6)2.2.1 输出功率 (7)2.2.2 功率增益 (8)2.3 匹配网络 (9)2.3.1共轭匹配 (11)2.3.2负载牵引 (11)2.4 传输线理论简介 (12)2.5 ADS软件简介 (12)第三章电路设计 (14)3.1器件选型和功率分配 (14)3.1.1器件选型 (14)3.1.2 功率和增益分配 (14)3.2 单级放大器设计 (15)3.2.1功率级（Power stage）设计 (15)3.2.2驱动级（Driver stage）设计 (23)3.2.3 两级功率放大器系统设计 (26)第四章总结与展望 (29)谢辞 (30)参考文献 (31)附录翻译 (33)中文摘要近年来，RFID技术的应用在全球掀起一场热潮。

2.4G技术标准由于它的广泛应用，更是成为技术和市场领域的宠儿。

RFID最重要的部分是发射机，而射频功率放大器作为发射机的核心部件，它的性能是制约整个RFID系统性能和技术水平的关键因素。

本文介绍了基于ADS用于RFID系统的2.4GHz射频功率放大器的硬件电路设计方法。

整个系统以MOSFET器件为核心功放晶体管，在2.4GHz、工作电压为3.3V 条件下，采用两级功放级联方式，前端驱动级工作于小信号状态，为后端提供高功率增益，后端功率级工作于大信号，提供高功率输出。

级联之后的效果是实现了27dB功率增益和高达近27dBm功率输出。

该系统主要应用于超高频射频识别读写器系统。

本文深入探讨了整体硬件电路的设计方案，详细阐述了电路设计的原理和方法，最后给出了具体的实现过程。

关键词：GaAs FET；RFID；ADS；2.4G无线系统；射频功率放大器AbstractIn recent years, RFID technology has led to a boom in the world. 2.4G technology standard has become a cosset of the technology and market field, just because of its wide range of applications. Transmitter is the most important part of the RFID system. As the core component of a transmitter, the performance of RFPA becomes to the key factor restricting capability and technical level of the whole RFID systemThis paper introduces a method of 2.4GHz RFPA hardware circuit designing used in RFID system based on ADS. The entire system using MOSFET component as the core power transistor contains two-stage cascade amplifiers working in 3.3V supply voltage, 2.4GHz. The driver-level works in small-signal state, providing high power gain for the back-end; power-level works in large-signal state, providing high output-power for the load. The effect after cascade is to achieve a 27dB power gain and a 27dBm output-power.We discuss the blue print of the overall hardware circuit design in this paper, expatiate the principles and methods of circuit design in detail, and finally give a concrete realization of the process.Key words: GaAs FET; RFID; ADS; 2.4G wireless system; RF Power Amplifier第一章绪论随着人类社会进入信息时代，无线通信技术有了飞速的发展，尤其是射频微波通信技术的产生和发展无疑对无线通信技术的发展起到了决定的作用。

2.4GHz射频收发芯片nRF2401应用电路图器件配置1. 引言nRF2401是单片射频收发芯片，工作于2.4～2.5GHz ISM频段，芯片内置频率合成器、功率放大器、晶体振荡器和调制器等功能模块，输出功率和通信频道可通过程序进行配置。

芯片能耗非常低，以-5dBm的功率发射时，工作电流只有10.5mA，接收时工作电流只有18mA，多种低功率工作模式，节能设计更方便。

其DuoCeiverTM技术使nRF2401可以使用同一天线，同时接收两个不同频道的数据。

nRF2401适用于多种无线通信的场合，如无线数据传输系统、无线鼠标、遥控开锁、遥控玩具等。

2. 芯片结构、引脚说明2.1 芯片结构nRF2401内置地址解码器、先入先出堆栈区、解调处理器、时钟处理器、GFSK滤波器、低噪声放大器、频率合成器，功率放大器等功能模块，需要很少的外围元件，因此使用起来非常方便。

QFN24引脚封装，外形尺寸只有5×5mm。

nRF2401的功能模块如图1所示。

图２nRF2401引脚图2.2 引脚说明表1：nRF2401引脚（附：此处引脚11和12有误。

2006.6.30）3. 工作模式nRF2401有工作模式有四种：收发模式、配置模式、空闲模式和关机模式。

nRF2401的工作模式由PWR_UP 、CE、TX_EN和CS三个引脚决定，详见表2。

表2：nRF2401工作模式3.1 收发模式nRF2401的收发模式有ShockBurstTM收发模式和直接收发模式两种，收发模式由器件配置字决定，具体配置将在器件配置部分详细介绍。

3.1.1 ShockBurstTM收发模式ShockBurstTM收发模式下，使用片内的先入先出堆栈区，数据低速从微控制器送入，但高速(1Mbps)发射，这样可以尽量节能，因此，使用低速的微控制器也能得到很高的射频数据发射速率。

与射频协议相关的所有高速信号处理都在片内进行，这种做法有三大好处：尽量节能；低的系统费用(低速微处理器也能进行高速射频发射)；数据在空中停留时间短，抗干扰性高。

2.4g无线收发模块原理与作用是什么？
无线发射接收模块都已经进行了封装设计（集成了单片机控制和无线编码）跟单片机直接通过异步串行口连接就可以，现在市面上的无线收发模块，其无线工作方式由模块内部的单片机控制，与用户单片机的连接一般就只有电源和收、发等几根线。

无线发射模块和接收模块必需配对使用，且工作频率要完全一样，接收模块一定要根据发射局部的编码格式来配解码IC，无线收发模块都是传输数据的一个通道，接收模块接收到发射信号后通过DA TA 脚传给解码IC，让其工作。

2.4G是一种无线技术，由于其频段处于2.400GHz~2.4835GHz之间，简称2.4G无线技术。

基于2.4G无线技术封装的高度集成芯片组我们称之为2.4G无线模块，而2.4g无线收发模块是无数2.4G无线模块中的一种，广泛应用于无线遥控、无线耳机、无人机、无线键盘、无线监控、非接触RF智能卡、小型无线数据终端、安全防火系统、无线遥控系统、生物信号采集、水文气象监控等行业和商品中。

2.4g无线收发模块原理是什么？那2.4G无线收发模块的工作原理是怎样的呢？无线传输的目的在于解放自己，用无线技术取代有线连接。

怎么取代？简单来说2.4G无线传输通过接受模块接受音源处理发射电磁波，接受模块接受被发射模块辐射到空中的电磁波，在通过数模转换传给喇叭。

麦克风无线收发模块结构功能图
ADC/DAC：模数转换器/数模转换器
MCU：单片微型计算机（相当电脑CPU）
FLASH：存储芯片（相当于电脑硬盘）
SDRAM：同步动态随机存储器（相当电脑内存）
RF：无线射频
PA：功率放大器。

2.4G射频双向功放电路设计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～2483MHz最大输出功率：+30dBm（1W）发射增益：≥27dB接收增益：≥14dB接收端噪声系数：< 3.5dB频率响应：<±1dB输入端最小输入功率门限：<?15dB m具有收发指示功能具有电源极性反接保护功能根据时分双工TDD的工作原理，收发是分开进行的，因此可以得出采用图1的功放整体框图。

功率检波器信号输入端接在RF信号输入通道上的定向耦合器上。

当无线收发器处在发射状态时，功率检波器检测到无线收发器发出的信号，产生开关切换信号控制RF开关打向发射PA通路，LNA电路被断开，双向功率放大器处在发射状态。

当无线收发器处在接收状态时，功率检波器由于定向耦合器的单方向性而基本没有输入信号，这时通过开关切换信号将RF 开关切换到LNA通路，PA通路断开，此时双向功率放大器处在接收状态。

下面介绍重点部位的设计：发射功率放大（PA）电路发射功率放大电路的作用是将无线收发器输入功率放大以达到期望输出功率。

此处选择单片微波集成电路（MMIC）作为功率放大器件，并采用两级级联的方式来同时达到最大输出功率与增益的要求。

前级功率放大芯片选择RFMD公司的RF5189，该芯片主要应用在IEEE802.11b WLAN、2.4GHz ISM频段商用及消费类电子、无线局域网系统、扩频与MMDS 系统等等。

本文章使用简单的术语介绍了天线的设计情况，并推荐了两款经过测试的低成本PCB天线。

这些PCB天线能够与PRoC?和PSoC?系列中的低功耗蓝牙(BLE)解决方案配合使用。

为了使性能最佳，PRoC BLE和PSoC4 BLE2.4GHz射频必须与其天线正确匹配。

本应用笔记中最后部分介绍了如何在最终产品中调试天线。

1、简介天线是无线系统中的关键组件，它负责发送和接收来自空中的电磁辐射。

为低成本、消费广的应用设计天线，并将其集成到手提产品中是大多数原装设备制造商(OEM)正在面对的挑战。

终端客户从某个RF产品(如电量有限的硬币型电池)获得的无线射程主要取决于天线的设计、塑料外壳以及良好的PCB布局。

对于芯片和电源相同但布局和天线设计实践不同的系统，它们的RF(射频)范围变化超过50%也是正常的。

本应用笔记介绍了最佳实践、布局指南以及天线调试程序，并给出了使用给定电量所获取的最宽波段。

图1.典型的近距离无线系统设计优良的天线可以扩大无线产品的工作范围。

从无线模块发送的能量越大，在已给的数据包错误率(PER)以及接收器灵敏度固定的条件下，传输的距离也越大。

另外，天线还有其他不太明显的优点，例如：在某个给定的范围内，设计优良的天线能够发射更多的能量，从而可以提高错误容限化(由干扰或噪声引起的)。

同样，接收端良好的调试天线和Balun(平衡器)可以在极小的辐射条件下工作。

最佳天线可以降低PER，并提高通信质量。

PER越低，发生重新传输的次数也越少，从而可以节省电池电量。

2、天线原理天线一般指的是裸露在空间内的导体。

该导体的长度与信号波长成特定比例或整数倍时，它可作为天线使用。

因为提供给天线的电能被发射到空间内，所以该条件被称为“谐振”。

图2. 偶极天线基础如图2所示，导体的波长为λ/2，其中λ为电信号的波长。

信号发生器通过一根传输线(也称为天线馈电)在天线的中心点为其供电。

按照这个长度，将在整个导线上形成电压和电流驻波，如图2所示。

DIY无线2.4G音频收发器详细制作过程附电路图现在冬天来了，在家里坐在沙发上看电影听歌，真TM的冷，躺在床上看电影就是电视离的太远了，必须把声音放大，这样又影响别人休息。

于是就加快进程在各大网站找。

终于踏破铁屑无觅处，得来全不费工夫，真的让我找到了支持USB接口，XP系统win7都可以用免驱动，同时可以配150台无线耳机同时接收。

--------------------------------------------------------------发射元器件材料清单1条USB线1个按键3个电容（滤波用要求不高）1个晶振16M1个指示灯1个电阻1K到10K都可以用（限流）1个天线1个耳机座1模块AWD617(必须支持USB接口和外部音频输入)-----------------------------------------------------------接收器元器件材料清单3个按键1个耳机座1个晶振1个指示灯1个电阻1K到10K都可以用（限流）1个天线1个电容1个电池3.7V的1个接收模块------------------------------------------------------------下面是原理图，大家仔细看看，很简单，人人都会做的，不懂的或有更好意见改进的留言或发私信给我，大家一起交流，共同进步发射器原理图全部标好，接收器原理图全部标好，开工啦！果断的把USB线干掉USB线照原理图焊接焊接按键耳机座焊接音频输入耦合电容焊接16M的晶振焊接指示灯焊接发射器反面焊接完成发射器正面图发射器焊接完成，等待通电插上电灯亮，有希望，接手机放歌，由于没有接收器，所以只能在焊接接收器接电脑试一下开始焊接接收器用18650电池供电正极焊接负极不上锡，坑爹的很，所以用助焊滴了助焊剂，一焊接冒烟完美上锡焊接好了，试听了有声音，距离50m都可以，耳机特写，正品的自己收藏10几条DIY实验版手工焊接各功能测试OK，如果放到耳机里面路七八糟的线很不理想啊，还是自己整理一下，自己画板吧这是3D图，差不多完工了。