一个PCB设计者的WiFi指南

2020年4月15日

切断脐带对我们人民来说是一个解放的步骤。无线技术在已经存在了一段时间的802.11规范的支持下。以至于标准机构采用的协议比字母表中的字母还多。标准一个接一个地得到改进或区域化，新技术有了两个缩写，而不是一个。对于WiFi, 802.11a/b/g/n是不同标准的典型组合，而802.11ac是单一标准。如果新移动设备上只有一种型号，你很可能会在其中找到这种型号。这里有很多东西要整理，我们开始吧。

图片来源:作者-一个802.11n 3x2 MIMO路由器卡，天线单独出售

传统设备使用拥挤的2.4 GHz频段。这里很拥挤，因为任何人都可以建造使用这个频率范围的东西。微波炉是最早使用它的微波炉之一，因为水分子在波长的存在下会被激发。“不要看着食物煮”。烤箱使用千瓦或更多，而无线使用毫瓦。

图片来源:Jerry Jongerius -b波段频道分配。

RC玩具、无绳电话、钥匙串、婴儿监视器和其他杂物都在这个空间里玩耍。修正主义的历史学家可能把这个标准称为Wi-Fi - 1。一些最初的WiFi路由器使用这个波长，并标记为802.11b，因为采用了802.11a。在每一种情况下，启动包括一个步行测试，我们可以看到设备在放置的任何地方的表现。谁能忘记那句著名的最后一句话，"你握错了" ?这是一份工程，两份魔法。

双频带设备添加5 GHz频率，称为802.11a-band或Wi-Fi - 2，很可爱。(这不是被大肆宣传的5G，后者是LTE 4G的进化。)在5千兆赫运行时，对传输线应格外小心。这么说，我的意思是沿着轨迹有更多的空间和更多的地面通孔。2.4 GHz和5 GHz频段需要独立的天线。当使用双波段无线电时，50欧姆的单端迹线可以使用双工器在射频放大器附近组合。系统将确定最强的信号并使用它。

几年后，802.11g成为了新事物，后来被称为Wi-Fi 3。它是a波段和b波段的混搭，因为它使用了a波段的正交频分复用(OFDM)调制，同时工作在b波段的更长更强的频率上。b波段的上限为每秒11兆字节，g波段的上限为每秒24兆字节。在硬件方面，你基本上可以用2.4GHz的价格获得5GHz的速度。g波段是最好的，因为它仍然可以在传统网络中工作，尽管它会被最薄弱的环节扼杀。这就是向后兼容通常的工作方式。上述情况都使用20兆赫每通道。

MIMO无线网卡
802.11n WiFi适配器和路由器结合了MIMO OFDM技术。

接下来是802.11n，这就是我的切入点。Airgo Networks是一家雄心勃勃的小型初创公司。我们叫它们n路由器，Wi-Fi - 4不叫。主要的问题是使用更多的接收器和更多的发射机，而不是各用一个。多输入多输出，简称为MIMO，是在OFDM技术的基础上增加的。带宽增加到40MHz，乘以通道数量。最佳位置是使用三个接收器和两个发射机。这就产生了一些有趣的射频屏蔽。它还会导致有两个或更多天线伸出外壳的路由器。

802.11n: Wi-Fi 4: 2.4 GHz频段(也可工作在5 GHz频段)的HT(高吞吐量)Wi-Fi(主要)规范。

n台路由器使用2.4 GHz和5 GHz收发器，根据情况动态切换。射程非常远。数据速率超过100Base-T以太网;第一个WiFi产业。我还记得有一次在百思买(Best Buy)，销售人员用“Airgo Inside”把50美元的路由器卖到200美元的路由器。高通也喜欢我们。我们的IP可以让他们免于与他们最喜欢的竞争对手博通对簿公堂。印刷电路板

图片来源:Atheros -单端50欧姆在100欧姆的差出

我们不是一个调制解调器芯片公司，而是一个手机芯片团队，与高通和它的租户Atheros一起购买的大楼里的其他团队结合在一起。除了作为一个团队来回移动，芯片变得更小，需要高科技的板设计。早在物联网成为流行热词之前，他们就开始转向物联网。

802.11abgn标准曾风行一时，但所有的东西最终都会过时。许多标准都有自己的字母表。WiFi 5是上述802.11ac的营销术语。它一直在增长，是目前销售的主流WiFi。这一说法是基于对新手机、平板电脑、笔记本电脑和游戏设备的雨天搜索和比较得出的。

802.11ac: Wi-Fi 5 - 5ghz频段VHT(非常高吞吐量)Wi-Fi规范。

我已经看了足够多的产品规格，以确保我在未来会看到所有这些东西的侧栏广告。我也相信博通的芯片组在这个领域做得非常好。我们也不能忽视思科。

802.11ac设备的细节借鉴了N个规格，但只使用5GHz。带宽大幅增加，通过将两个80兆赫信道与最多8个信道相结合，达到160MHz，而不是4个信道。所有这些都使这些单位达到每秒千兆比特的范围。波束形成允许多个设备访问这个额外的频谱。这被称为多用户或MU-MIMO。调制方案升级到256-QAM。正交调幅的基本原理是传输两个频率相同但相位不一致的信号。这就是MIMO的意义所在。

如果你真的想整天泡在WiFi上，这篇论文戳穿流言蜚语，点名点名。底线是:就实际数据速率而言，相信我告诉你的一半。

802.11ax: Wi-Fi 6:高效率Wi-Fi 6规范。

未来在这里，802.11ax就在众议院!

Wi-Fi - 6有一些巧妙的妙招。当有更多的人在附近生活或工作时，网络会变得拥挤。一栋公寓大楼会让人感觉像一个射频战区，有这么多路由器在争夺同样的带宽。渠道就这么多。

802.11ad: 60 GHz频段附近Wi-Fi的规范。

为一种特殊类型的WiFi分配了新的频谱。802.11ad标准使用毫米波无线电实现超高速。这很可能发生在使用非标准介质的模块上，通常与芯片天线或数据中心设备相关。英特尔和其他公司将其推广为WiGig。如果你想花500美元买一个三频段路由器，而该路由器的802.11ay规范修正案还在开发中，(到2020年初)就买吧。

路由器
图片来源:Netgear——你希望这个东西能自己在房子里飞来飞去。