WIFI模拟信号远距离传输射频单元设计与验证

作     者：王亚赟 

作者单位：电子科技大学 

学位级别：硕士

导师姓名：唐友喜

授予年度：2020年

学科分类：080904[工学-电磁场与微波技术] 0810[工学-信息与通信工程] 0809[工学-电子科学与技术（可授工学、理学学位）] 08[工学] 080402[工学-测试计量技术及仪器] 0804[工学-仪器科学与技术] 081001[工学-通信与信息系统] 

主      题：WiFi 模拟信号 远距离传输 射频单元 

摘      要：为降低局域网大面积覆盖的实施成本,通过模拟信号远距离传输实现的WiFi芯片是推行其商业化的关键技术之一。论文搭建WiFi模拟信号远距离传输射频单元对芯片的可行性进行分析。射频单元采用网线进行最大距离100m的拉远传输,其中,可用频段少、热噪声高、频率选择性衰落是网线拉远传输带来的主要挑战。论文根据802.11n和802.11ac协议规范,研究了射频单元的关键技术。主要工作内容包括:第一,论述了WiFi模拟信号远距离传输分布式架构的三种解决方案。分析对比了超外差变频方案、复数I-Q变频方案和基带直接产生低中频方案的优缺点。结合方案实施难度和成本问题,确定了射频单元采用超外差变频方案。第二,依据总体需求和射频指标分析结果,完成射频单元设计。首先,根据商用AP性能指标及802.11ac/802.11n协议规范,提炼出WiFi模拟信号远距离传输射频单元的总体需求。然后,对射频电路的发射EVM、非线性、接收动态范围和噪声系数等关键射频指标进行分析和总结。最后,选取合适的射频器件完成射频收发通道、时钟单元、实时控制单元、信道配置单元及控制单元的设计,并对各单元相关射频指标进行预算。第三,搭建测试环境完成指标测试。射频单元在系统测试环境下,发射通道性能表现为:20MHz带宽的802.11n WiFi信号发射EVM小于-36.2dB,80MHz带宽的802.11ac WiFi信号发射EVM小于-38.65dB。整机接收通道性能表现为:20MHz带宽的802.11ac WiFi信号接收动态范围为-2080.3dBm。开放环境下,802.11n 4×3 MIMO空口打流速率稳定在138Mbps,802.11ac 4×3 MIMO速率为720Mbps。最后根据测试结果,为下一步WiFi模拟信号远距离传输的研究提出建议。论文设计和实现了一种WiFi模拟信号远距离传输射频单元,构建了802.11n和802.11ac WiFi信号的4条收发通道,最大通信带宽分别为20MHz和80MHz,可进行最远100m拉远传输。论文对网线拉远实现的WiFi模拟信号远距离传输技术进行验证,分析了芯片化方案的可行性,对芯片设计提供了参考。