這是我在2012年2月為客戶編寫的高性能無線AP設計方案，計劃是安裝在民航飛機上提供機艙內的WiFi接入。本方案是基于AMCC（已于2016年被Macom收購）的APM82181網絡處理器的高性能工業級無線接入點，具有常規無線AP的基本功能，可穩定工作于-40~85℃，具有較高的EMC指標，可穩定工作于各種苛刻的環境。

硬件設計框圖

CPU選用AMCC公司的高性能Power 464FP內核網絡處理器APM82181，該芯片的工作主頻最高為1GHz。通過APM82181自身的RGMII接口可以掛接千兆以太網交換機芯片，實現兩個千兆以太網口。APM82181只有一個PCI-e接口，但是客戶要求本產品需同時支持2.4GHz，5GHz頻段，所以通過一個PCI-e Switch進行擴展，可以同時掛接兩個IEEE 802.11n WiFi單元。

CPU的主要特征

根據調研及供應商的建議，并綜合考慮各種因素，本方案采用AMCC的APM82181作為CPU，其基本特征如下：

• Power 464FP內核，主頻可達1GHz
• 支持16/32bit DDR/DDR2內存
• 具有1個PCI-e接口
• 具有1個千兆以太網MAC
• 具有1個RGMII接口
• 具有2個UART接口
• 具有2個SATA 2.0接口
• 具有1個USB OTG接口
• 支持NAND Flash
• 具有SPI接口
• 可在-40~105℃溫度范圍內正常工作

APM82181的內部結構框圖下圖所示。

以太網交換機

根據已有產品開發經驗，以太網交換機芯片選用專業千兆以太網芯片公司Vitesse的VSC7395芯片，其基本特征如下：

• 具有5+1個千兆以太網接口
• 符合IEEE 802.3 （10 Base-T，100 Base-T，1000 Base-T）標準
• 具有RGMII/GMII接口
• 支持各種速率下的Jumbo Frame
• 支持VLAN
• 可在-40~100℃溫度范圍內正常工作

可見，VSC7395可以很好的滿足本產品的要求。

WiFi芯片

考慮到本產品的高端要求，本方案采用Atheros公司的AR9390芯片作為本產品的WiFi MAC，基帶與射頻模塊。AR9390是WiFi行業為數不多的工業級高性能MAC/BB/Radio芯片，它具有Mini PCI-e接口，可以與PCI-e Switch進行通信，其內部結構框圖如下圖所示。

AR9390的基本特征如下：

• 支持IEEE 802.11 a/b/g/n
• 具有3×3 MIMO射頻鏈路架構，大大提高了吞吐量
• 物理層最高速率可達到450Mbps
• 具有PCI-e接口
• 支持20MHz與40MHz信道帶寬
• 動態發射功率控制回路，可以大大提高射頻穩定性
• 可在-40~115℃溫度范圍內正常工作

射頻電路設計

綜合考慮各種因素及客戶的實際需求，本方案對射頻電路進行常規功率設計，即射頻的技術指標滿足常規無線AP，無線路由器的技術指標，同時，可以在40~85℃溫度范圍內正常工作，在此不對射頻電路設計的細節進行討論。

PCI-e Switch

根據已有產品開發經驗及供應商的推薦，本方案選用IDT公司的89HPES3T3作為PCI-e Switch芯片，用于PCI-e接口的擴展。89HPES3T3常用于高速PCI-e接口擴展，其基本特征如下：

• 3個2.5Gbps PCI-e通道
• 1個上行接口
• 2個下行接口
• 可在40~85℃溫度范圍內正常工作

硬件規格

EMC設計考慮

方案暫定通過以下幾種方式提高產品的EMC指標：

• 做好各種防靜電措施
• 原理圖設計上充分借鑒已有項目經驗及客戶的建議
• PCB設計初期通過PCB SI進行仿真，保證信號完整性
• PCB采用GND+Signal+GND+Power+Signal+GND的疊構方式
• 所有重要信號線均走在第二層與第五層
• 將所有射頻信號限定在板子的一個固定區域，將射頻信號走在表層，并將所有射頻信號用較厚的屏蔽罩圍起來