近年来,“宽带中国”战略的执行,使得家庭网关产业平稳地发展。根据中国互联网络中心颁布的第37次《中国互联网络发展状况统计报告》,到2015年底网民数量提升到6.88亿;而手机网民数量为6.2亿,其中WIFI使用占91.8%。现在50%以上的人已经离不开互联网,网民还在持续增加中。网民在家连网的核心设备就是家庭网关,网民规模的增长意味着家庭网关的需求在不断增长,由此需求衍生出一个巨大的市场,使得用于家庭联网的家庭网络技术被大众和诸多大公司所关心,甚至跨国集团也推出各自的应用产品,使得家庭网络的信息化、数字化飞速发展。各种研发和制造商在实践中逐步地完善家庭网关的定义和功能。在家庭网络中,基于高清蓝光电影和实时视频传输的应用越来越多,动辄几百Mb到几十Gb的数据量,对家庭网关的数据传送能力要求更严格。然而有的地方还是用比较陈旧的ADSL网关设备,上网速率大大受到限制,难以满足日益旺盛的视频传输等高速传输要求;在复式别墅等较大距离的家庭网络中,无线信号不仅要覆盖网关所在的房间,还要照顾隔壁房间、楼上楼下房间甚至院子,如果无线信号太弱则容易导致连接中断或者连接速度不稳定;在住宅密集的居民区,家庭网络周围无线设备较多的情况下,容易被干扰而降低用户连接速率和体验;如何用一个网关实现电话、手机、电脑等多个终端设备同时通过有线或者无线连网,在复式大别墅和周围无线设备较多的情况下也能实现高速上网,成为了人们迫切需要解决的问题。本文设计一种家庭网关设备,可以实现1Gb/s以上传输速率的外部光网络接入、1Gb/s的家庭内部以太网连网、高达300Mb/s的无线2.4G和1300Mb/s的无线5.8G家庭内部有线连网,一站式解决家庭多个设备的联网问题。由于本设备采用大功率WIFI设计,可以扩大无线的覆盖范围,不论是普通住宅还是复式别墅都可以有效的覆盖。本文围绕家庭网关系统的背景、系统架构和性能指标、系统模块设计、参数验证几个方面做了介绍,其中以系统模块设计和验证为主。本文详述了高速PON原理图设计和器件选型,大功率高速WIFI的原理图设计、器件选型和PCB设计。PON部分对影响传输速率的方面做了详细的分析;而WIFI部分则对着重于大功率和高吞吐量设计,尤其是影响吞吐量的无线参数的设计,如连接速率/射频发送功率&矢量误差幅度/接收灵敏度/频偏等。本设计的创新点在于率先使用WIFI 2.4G和5.8G双频合一路的技术,降低了成本、降低机壳的设计难度和复杂度并使系统更加美观,但是增加了系统的设计难度。双频合一后,怎样保证两种信号混合后无线参数的信号质量,并保证双频合一后的WIFI2.4G和5.8G吞吐量不会互相影响,是本文的重点和难点所在。