提升您對(duì)WiFi濾波器技術(shù)的認(rèn)識(shí)

來(lái)源：RF技術(shù)社區(qū)

本文來(lái)自 Qorvo半導(dǎo)體

為了擴(kuò)展您對(duì)當(dāng)今Wi-Fi RF濾波器技術(shù)的了解，從而幫助設(shè)計(jì)工程師創(chuàng)建面向全球市場(chǎng)的最前沿產(chǎn)品設(shè)計(jì)。在此篇博客文章中，Tony Testa為您分享有關(guān)bandBoost、coexBoost和edgeBoost等濾波器技術(shù)的實(shí)用建議，以及如何為工程師帶來(lái)無(wú)線世界所需的減輕干擾并提高帶通信號(hào)性能的能力。

問(wèn)：對(duì)于市場(chǎng)上如此眾多的RF標(biāo)準(zhǔn)，哪一種是實(shí)現(xiàn)最佳產(chǎn)品性能的理想濾波器技術(shù)？

答：網(wǎng)關(guān)、手機(jī)和其它無(wú)線設(shè)備中使用的濾波器技術(shù)對(duì)于減輕串?dāng)_、保持峰值信號(hào)性能以及優(yōu)化系統(tǒng)效率至關(guān)重要。如果沒(méi)有這些濾波器，設(shè)計(jì)人員將難以滿(mǎn)足許多必需的系統(tǒng)級(jí)規(guī)范——這些規(guī)范為我們的住宅、企業(yè)和城市構(gòu)建了無(wú)處不在、始終在線的連接。

問(wèn)：Qorvo已基于所需的系統(tǒng)級(jí)性能需求創(chuàng)建了單獨(dú)的濾波器。能否介紹一下相關(guān)情況，以及它們?nèi)绾谓鉀Q具體的設(shè)計(jì)挑戰(zhàn)？

答：在早期與客戶(hù)的合作中，Qorvo工程師發(fā)現(xiàn)需要使用濾波器技術(shù)來(lái)獲得更佳的整體系統(tǒng)性能。我們便開(kāi)始幫助客戶(hù)將濾波器融入到他們的設(shè)計(jì)中，以實(shí)現(xiàn)一些重要的產(chǎn)品規(guī)格。這些濾波器還通過(guò)提供額外的裕量來(lái)確保最終產(chǎn)品通過(guò)認(rèn)證，從而讓產(chǎn)品設(shè)計(jì)工程師的工作更加輕松。

Qorvo提供三個(gè)種類(lèi)的濾波器，分別稱(chēng)為bandBoost?、coexBoost?和edgeBoost?濾波器。它們的區(qū)別來(lái)自各自在系統(tǒng)中的工作方式。

coexBoost濾波器用于RF路徑的接收和發(fā)送端，面向需要在Wi-Fi信號(hào)附近同時(shí)操作的應(yīng)用。此類(lèi)器具有陡峭的頻段帶緣，這對(duì)于維持Wi-Fi信號(hào)質(zhì)量并確保與Wi-Fi發(fā)射器和接收器共存非常關(guān)鍵。

一個(gè)很好的例子是Band 40蜂窩信號(hào)和2.4 GHz Wi-Fi頻段。Band 40的工作頻率為2300至2400MHz，而Wi-Fi頻段2.4GHz的工作頻率為2412至2484MHz。這意味著B(niǎo)and 40的高段距離Wi-Fi 2.4 GHz頻段僅12 MHz。因此，Band 40和Wi-Fi濾波器都需要陡峭的帶緣——Wi-Fi coexBoost濾波器滿(mǎn)足了這一需求，同時(shí)抑制了近距離Band 40信號(hào)對(duì)Wi-Fi信道發(fā)送和接收的干擾。

bandBoost濾波器在緊密排列的信號(hào)之間提供頻段隔離。當(dāng)多位用戶(hù)位于同一信道空間內(nèi)的不同信道中時(shí)，此類(lèi)濾波器幫助多個(gè)Wi-Fi網(wǎng)絡(luò)同時(shí)支持不同的用戶(hù)，從而提高Wi-Fi多用戶(hù)MIMO網(wǎng)絡(luò)容量，并由此消除可能的網(wǎng)絡(luò)干擾。

下面是一個(gè)應(yīng)用實(shí)例。在當(dāng)今的三頻Wi-Fi系統(tǒng)中（2.4GHz、5.2GHz+5.6GHz配置），bandBoost濾波器被用來(lái)提升系統(tǒng)容量。此三個(gè)通道有時(shí)會(huì)同時(shí)使用，因此，這些濾波器使網(wǎng)絡(luò)信號(hào)間的干擾最小化，并能夠同時(shí)為回傳和客戶(hù)端通信劃分頻譜（U-NII 1-2a和UNII 2c-3）。

edgeBoost濾波器被添加到RFFE的發(fā)送端，以提高信號(hào)性能，特別是當(dāng)Wi-Fi信號(hào)靠近Wi-Fi通道頻段（例如通道1）邊緣時(shí)。

例如，無(wú)線電不允許在其頻段外以及靠近頻段邊緣的信道上產(chǎn)生“噪聲”。但是，在信號(hào)以全功率傳輸?shù)那闆r下，可能會(huì)在頻帶外出現(xiàn)“泄漏噪聲”，通常可通過(guò)降低這些信道中的輸出功率來(lái)解決，但這對(duì)整體信號(hào)的輸出和范圍都會(huì)造成影響；而通過(guò)采用edgeBoost濾波器，則無(wú)需降低輸出功率。此類(lèi)濾波器減少了頻帶外無(wú)線電信號(hào)的泄漏，因此無(wú)線電可以在邊緣信道中以最大功率和最大范圍傳輸。

問(wèn)：哪類(lèi)濾波器技術(shù)最適合這三種濾波應(yīng)用？

答：我們首要的常用濾波器技術(shù)是體聲波（BAW）。它最適合1 GHz或更高的頻率；由于Wi-Fi的頻率范圍為2.4GHz、5GHz，包括即將迎來(lái)的6 GHz，因此BAW技術(shù)在這些頻率范圍內(nèi)均非常適用。

BAW具有卓越的插損性能，有助于將RF路徑損耗降至最低。BAW的其它優(yōu)勢(shì)包括其陡峭的帶緣和卓越的熱耗散特性。

BAW濾波器采用固貼式諧振器（SMR）結(jié)構(gòu)，與薄膜體聲波諧振器（FBAR）等其它濾波器技術(shù)相比，散熱效率更高。SMR BAW使用壓電諧振器下方固體層組成的聲學(xué)反射器；該固體層與下面的硅基板直接相連，從而使濾波器內(nèi)產(chǎn)生的熱量通過(guò)反射層有效地遠(yuǎn)離壓電諧振器。因此，任何系統(tǒng)熱量的增加對(duì)SMR BAW濾波器和系統(tǒng)性能的影響微乎其微，使其成為濾波器技術(shù)中的一個(gè)良好選擇。

問(wèn)：通過(guò)采用這些濾波器，最終用戶(hù)將如何從中獲益？它們又為Wi-Fi設(shè)備制造商帶來(lái)哪些價(jià)值？

答：coexBoost、bandBoost和edgeBoost濾波器可以在當(dāng)今的Wi-Fi終端產(chǎn)品設(shè)計(jì)中發(fā)揮巨大作用，因?yàn)樗鼈兛梢詭椭到y(tǒng)設(shè)計(jì)人員緩解或完全消除系統(tǒng)級(jí)挑戰(zhàn)。此外，這些濾波器可通過(guò)高度集成的RFFE或簡(jiǎn)單的即插即用分立產(chǎn)品的形式，為Wi-Fi系統(tǒng)設(shè)計(jì)人員創(chuàng)建可行的解決方案，縮短設(shè)計(jì)周期。

借助這些濾波器解決方案的關(guān)鍵架構(gòu)和服務(wù)質(zhì)量（QOS）優(yōu)勢(shì)，可在所有可用頻譜上實(shí)現(xiàn)最佳功耗，以最大程度地利用全功率通道，為用戶(hù)提供最大覆蓋范圍和牢靠的連接。由此產(chǎn)生的效果可一直累積并傳遞至服務(wù)提供商環(huán)節(jié)，確保消除“死角”并減少客服保修電話和上門(mén)服務(wù)頻次。

問(wèn)：Wi-Fi終端產(chǎn)品設(shè)計(jì)師如何在設(shè)計(jì)中使用這些濾波器？

答：及時(shí)創(chuàng)建任何最終產(chǎn)品并保證其獲得最終認(rèn)證的關(guān)鍵，是在手邊準(zhǔn)備好所有所需工具；這些濾波器正是提供了這一點(diǎn)。通過(guò)在高度集成的RFFE解決方案中使用coexBoostt、bandBoost和edgeBoost濾波器，我們可以幫助工程師減少繁瑣而耗時(shí)的設(shè)計(jì)。例如，使用QPF7219 2.4 GHz iFEM這類(lèi)的即插即用解決方案可獲得所有RFFE功能——省去了添加調(diào)諧和匹配元件的麻煩，也節(jié)省了采用分立方式結(jié)構(gòu)時(shí)通常所需的時(shí)間。

但是，話雖如此。我們也提供了分立形式BAW濾波器——面向需要更大靈活性Wi-Fi終端產(chǎn)品設(shè)計(jì)的帶通和多路復(fù)用器拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)（即885136、QPQ1903、QPQ1904、QPQ1907、QPQ2455、QPQ2456）。這些分立濾波器產(chǎn)品也是緩解上述所有Wi-Fi終端產(chǎn)品信號(hào)問(wèn)題的即用型解決方案，并已在許多設(shè)計(jì)中起到了推動(dòng)合規(guī)性的作用。

問(wèn)：這些濾波器如何幫助運(yùn)營(yíng)商實(shí)現(xiàn)其部署和網(wǎng)絡(luò)？

答：我們已經(jīng)看到運(yùn)營(yíng)商成功運(yùn)用這些濾波器來(lái)減輕干擾，并且以最佳的信號(hào)范圍打造最佳的用戶(hù)體驗(yàn)。對(duì)于運(yùn)營(yíng)商而言，用戶(hù)體驗(yàn)是其最重要的關(guān)鍵績(jī)效指標(biāo)（KPI）之一；這是使用戶(hù)滿(mǎn)意并允許運(yùn)營(yíng)商滿(mǎn)足其客戶(hù)需求的原因。即使在與其它無(wú)線信號(hào)非常接近的情況下，這些濾波器也需要具備允許同時(shí)接收和發(fā)送的能力，這對(duì)于優(yōu)化用戶(hù)感受至關(guān)重要。當(dāng)多個(gè)用戶(hù)使用多個(gè)與無(wú)線相關(guān)的不同功能時(shí)，例如在電話上溝通、下載電影、調(diào)節(jié)房間溫度、操作相機(jī)或在Echo Dot上與Alexa交談，此類(lèi)濾波器將減輕智能家居內(nèi)部的干擾。

改進(jìn)的服務(wù)質(zhì)量（QoS）可以減少客戶(hù)投訴、不必要的上門(mén)服務(wù)頻次，和設(shè)備（擴(kuò)展器）數(shù)量，由此讓用戶(hù)在其住所周?chē)冀K保持連接狀態(tài)。

作者后記

圍繞著我們的無(wú)線信號(hào)和連接標(biāo)準(zhǔn)時(shí)刻處于“開(kāi)啟模式”，這勢(shì)必會(huì)引發(fā)一些交叉干擾。然而，在您的Wi-Fi終端產(chǎn)品設(shè)計(jì)中采用coexBoost、bandBoost和edgeBoost濾波器可以基本上解決此類(lèi)問(wèn)題。這些濾波器幫助設(shè)計(jì)人員構(gòu)建性能最佳的產(chǎn)品，同時(shí)優(yōu)化用戶(hù)體驗(yàn)。我們的住宅、辦公室、城市和機(jī)場(chǎng)周?chē)鸁o(wú)線信號(hào)的數(shù)量在不斷增長(zhǎng)，隨著技術(shù)在無(wú)線生態(tài)系統(tǒng)中的不斷發(fā)展，還將出現(xiàn)更多相關(guān)用例；這也意味著我們將需要更多的途徑來(lái)減輕或完全消除交叉干擾的可能性，并探索擴(kuò)展信號(hào)覆蓋范圍的技術(shù)。總之，此類(lèi)濾波器將有助于系統(tǒng)設(shè)計(jì)師為未來(lái)的Wi-Fi產(chǎn)品打造最先進(jìn)的產(chǎn)品。

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關(guān)于作者

Tony Testa -- 無(wú)線連接業(yè)務(wù)部營(yíng)銷(xiāo)總監(jiān)

Tony Testa激發(fā)了Qorvo無(wú)線連接產(chǎn)品的創(chuàng)新。憑借20多年來(lái)對(duì)行業(yè)聯(lián)盟活動(dòng)的支持和豐富的客戶(hù)經(jīng)驗(yàn)，他協(xié)助工程師創(chuàng)建了最先進(jìn)的RF解決方案，對(duì)我們的日常生活產(chǎn)生深遠(yuǎn)影響。

審核編輯黃昊宇