功率放大器选择

如何选择满足自己需要的WLAN放大器

一、概述：
1、决定接收灵敏度高低的是噪声系数（NF）而不是接收增益，NF值越低越好，最好能小于2.5！接收增益介于13-20db之间即可，太高或者太低都不是最佳的选择！
2、最大输出功率不等于实际发射功率，放大器的最大输出功率（P1dB）至少要比实际发射功率高3-5dB。优先选用最大输出功率大的产品！
3、发射功率不宜太高，因为接收灵敏度的提升相对困难，发射功率太高会使收发链路不平衡出现短板效应，已方设备收不到对方设备发送过来的微弱信号！除非对方设备也加装放大器做点对点定向传输（配用定向天线），此时发射功率越高越好。

二、正文：
很多朋友希望自己的WLAN设备（无线路由器/网卡）能覆盖发射更远的距离，搜索到更多的可用信号。要想做到这一点，切实有效的办法一般有两种：一是外加WLAN放大器；二是更换高增益天线；或者同时采用以上两种办法。
本文着重讨论WLAN放大器的选择（至于如何选择合适的天线各位可自行查阅相关介绍，也可咨询我们的客服人员）。
目前市面上售的各类WLAN放大器型号多达数十款，各商家一般都会描述其放大器接收增益如何如何的高，功率如何如何的大。且无一例外都会上传加放大器前与加放大器之后的信号强度及搜到的无线网络数量多少的截图，用于说明他们的放大器的效果如何。我们来详细分析一下各商家大力宣传的这几个参数对WLAN传输的实际影响：
首先要澄清一个概念：高接收增益与高接收灵敏度是两码事。提高接收增益对提升整机接收灵敏度帮助并不大。
能搜索到更多信号只能说明加放大器后系统总接收增益提高了，因为搜索仅仅是一个单向的接收对方的SSID广播信号的过程，真要与信号更微弱的网络建立数据连接，关键还是在于接收灵敏度的提高和发射功率的加大。
这些专业术语很多朋友可能不太清楚，那么我们打一个比方形象说明下：
比如你家的收音机收某一个信号很弱的电台时，不光声音小而且有噪音，播音员的声音被淹没在一片噪声中，很难分辨。此时你调大收音机的音量是没有用的，音量大了噪声也跟着加大，同样分辨不清播音员到底在说什么！
音量调大后可能会多收到先前一些声音微弱到基本上听不到的电台，但是说话声同样被背景噪声淹没，无法正常收听。
其实放大器的接收增益仅仅等同于收音机的音量，在一定程度上解决方法有：一是增强接收天线的接收能力，原理是增益越高，相应接收距离和接收功率角范围内单点电平功率提高，使得天线发出的信号与遥远的电台信号在更饱和的电平空间吻合互

接，从而改善信号质量；二是采用功率放大器以降低接收通道的噪声系数（NF），即如收音机收到电台时的声音中，将噪声减除。可以理解为在天线发出的信号中，因距离的远近、环境内干扰造成电平不足或丢失，一方面利用天线增加传输距离能力，另一方面增加或填补信号电平，从而改善整个传输通道。
根据通信原理，噪声系统每降低多少dB，接收灵敏度就相应提高多少dB。
根据噪声系数的计算公式：
NFtotal=NF1+(NF2-1)/G1+...(NFn-1)/G1*...*Gn-1
注：NFtotal:总噪声系数
NF1.2...N:系统各级噪声系数
G1.2...N:系统各级增益
可知，系统总噪声系数主要取决于第一级的噪声系数，当第一级增益足够高时，后面电路对总噪声系数的影响可以忽略，既处于系统第一级的WLAN放大器的增益提高，系统总噪声系数就越接近WLAN放大器的增益提高，系统总噪声系数就越接近WLAN放大器接收通道噪声系数（但为避免后级放大管工作在饱和状态，WLAN放大器的接收增益不能太高）。
接收灵敏度由以下公式表示：
S=-174dBm+10*log(BW)+Eb/NO+NF
注：S：接收灵敏度；BW：信号的中频带宽；Eb/NO：噪声门限；NF：系统噪声系数
对于某一特定调制方式的信号，其中频带宽BW和噪声门限Eb/NO是固定的，那么要想提升系统接收灵敏度，我们可以采用降低噪声系数NF这一种办法，也就是外加噪声系数比网卡自身噪声系数更低的WLAN放大器作为系统的第一级或者加高增益天线。
WLAN设备中硬件是固定不变的，也就是说噪声系数NF是固定不变的，那么要想提高接收灵敏度，就必须采用解调噪声门限Eb/NO更低和中频带宽BW更窄的调制方式。实际上WLAN设备确实就是这个道理，当无线网卡收到的信号较弱时，它会自动更换不同的调制方式以满足正常连接，此时连接速率会自动下降。我们市场看到当收到的无线信号强度较弱时，连接速率自动下降到24Mbps、6Mbps甚至1Mbps就是这个原因（当然还有一个原因也会自动降低连接速率，那就是发射信号的EVM）。
下表是一款合格的无线路由器/网卡必须要满足的调制方式和接收灵敏度标准：
调制方式：DBPSK@1Mbps,DQPSK@2Mbps,BPSK@12Mbps,QPSK@24Mbps,QAM16@36Mbps,QAM16@48Mbps,QAM64@54Mbps
灵敏度@PER（错包率）：54M：-68dBm@10%PER;11M:-85dBm@8%PER;6M:-88dBm@10%PER;1M:-90dBm@8%PER;256K:-105dBm@8%PER(典型值）
关于WLAN放大器发射功率的选择，遵循以下基本原则即可：
根据射频功放芯片的工作特性，实际发射功率越接近芯片的最大输出功率P1dB，信号指标越差，数据传输误码率越高，工业级射频放大器通常的做法是实际发射功率比最大输出功率回退6-10dB。在要求不高的消费类无线产品设计中，也要尽量保

证实际发射功率比最高发射功率回退3-5dB。[802.11b模式对回退的要求没有802.11g高，可以比802.11g少回退2-3dB，一般来说同一WLAN设备，802.11b模式的发射功率会比802.11g高2dBm左右。]
所以应尽量选择最高输出功率大的设备，一般应该选择31dBm（1.3W）以上的设备，这种设备的实际发射功率在保证信号指标符合要求的情况下大概能有25dBm（320mw）的发射功率。如果某款WLAN放大器的最大输出功率为34dBm（2.5W），那么在保证信号指标符合要求的情况下，大概可以有28dBm（640mw）的实际发射功率。