在當(dāng)今的互聯(lián)世界中，Wi-Fi接入點(diǎn)面臨著擁擠的射頻（RF）頻譜和多頻段復(fù)雜性的挑戰(zhàn)。高性能濾波器，如Qorvo的BAW濾波器，能夠有效減輕干擾，確保Wi-Fi 6/7的可靠性能，擴(kuò)大覆蓋范圍，并促進(jìn)相鄰頻段和自生成頻段間的共存。

在連接日益緊密的世界中，對穩(wěn)健可靠無線通信的需求呈指數(shù)級增長。Wi-Fi客戶端設(shè)備（CPE）接入點(diǎn)在維持各種設(shè)備間無縫連接方面發(fā)揮著至關(guān)重要的作用。然而，由于Wi-Fi三頻段射頻（RF）頻譜的密集占用以及多頻段操作中的固有挑戰(zhàn)，CPE接入點(diǎn)（AP）需要使用專門設(shè)計(jì)的濾波器。這些濾波器確保即使存在潛在干擾源，Wi-Fi信號仍能保持強(qiáng)勁和穩(wěn)定。本文將探討CPE AP對濾波器的關(guān)鍵需求，并深入分析由RF頻譜、自生干擾，以及此類濾波器技術(shù)要求所帶來的挑戰(zhàn)。

圖1，家庭中可能造成Wi-Fi AP擁塞和干擾的眾多設(shè)備

如圖2所示，三頻段Wi-Fi 6和7實(shí)現(xiàn)了更高的帶寬，緩解了擁堵并增強(qiáng)了性能，同時(shí)還帶來更大的容量，為消費(fèi)者提供了更寬廣的數(shù)據(jù)通道；然而，這也增加了出現(xiàn)干擾的機(jī)率，從而可能導(dǎo)致各種應(yīng)用性能的下降。

圖2，三頻段AP Wi-Fi頻譜

在這些更先進(jìn)的三頻段AP應(yīng)用中使用RF濾波器不僅能減輕信號干擾，還在擴(kuò)大覆蓋范圍、增強(qiáng)頻率性能和提高網(wǎng)絡(luò)容量方面發(fā)揮著關(guān)鍵的作用。此外，它們還解決了工程師在開發(fā)適用于擁擠RF環(huán)境Wi-Fi路由器時(shí)面臨的主要設(shè)計(jì)挑戰(zhàn)。

多頻段路由器中的自生干擾

盡管三頻段能力（即2.4GHz、5GHz和6GHz）增強(qiáng)了網(wǎng)絡(luò)的靈活性和性能，但也引入了一個(gè)重大挑戰(zhàn)：自生干擾。每當(dāng)多頻段AP進(jìn)行傳輸時(shí)，就會產(chǎn)生這種干擾。由于多頻段發(fā)射器與接入點(diǎn)的接收器位于同一產(chǎn)品中，因此減輕跨頻段干擾必須成為設(shè)計(jì)的主要考量。

圖3，接入點(diǎn)設(shè)備及其可能發(fā)生自生干擾的多個(gè)區(qū)域

例如，如圖3所示，當(dāng)AP同時(shí)跨多個(gè)頻段傳輸信號時(shí)，來自一個(gè)頻段的強(qiáng)RF信號可能會干擾其它頻段。這一點(diǎn)尤其成問題，因?yàn)閃i-Fi接收器對微弱信號的檢測非常敏感，這使它們更容易受到來自外部信號源和AP內(nèi)其它頻段的干擾。這種現(xiàn)象會導(dǎo)致接收器“減敏”。

RF接收器減敏：一個(gè)關(guān)鍵問題

當(dāng)系統(tǒng)中的多個(gè)無線電相互干擾時(shí)，就會產(chǎn)生設(shè)備內(nèi)共存問題。這種干擾加上外部AP傳輸信號，會增加受影響接收器的噪聲功率，降低信噪比，并導(dǎo)致接收器靈敏度降低，即“減敏”；從而造成無線連接掉線或中斷。

雖然減敏問題由來已久，但如今對于智能手機(jī)、Wi-Fi接入點(diǎn)、物聯(lián)網(wǎng)和藍(lán)牙系統(tǒng)等設(shè)備來說，相關(guān)挑戰(zhàn)尤為棘手。有兩種有效的方法可以防止這種情況發(fā)生：提供足夠的發(fā)射和接收信號隔離以及使用RF濾波器。在智能手機(jī)和客戶端設(shè)備中，采用能夠減輕減敏問題的共存濾波器十分常見，其在Wi-Fi AP中的使用也正變得越來越重要。

大多數(shù)RF鏈路天線設(shè)計(jì)在干擾信號和預(yù)期信號之間提供了20-30dB的隔離度，以減輕減敏。然而，為了保持良好的吞吐量，干擾信號不應(yīng)超過-70至-90dBc；這意味著設(shè)計(jì)者需要在Wi-Fi前端額外獲得40-60dB的隔離度。濾波器在實(shí)現(xiàn)這一目標(biāo)中發(fā)揮著關(guān)鍵作用。

RF濾波器的技術(shù)要求

為確保Wi-Fi AP高效且可靠地運(yùn)行，它必須配備滿足特定技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)的濾波器。一個(gè)合適的CPE AP濾波器應(yīng)具備以下特性：

低插入損耗：插入損耗指的是信號通過濾波器時(shí)強(qiáng)度的減弱。低插入損耗對于發(fā)送和接收路徑都十分關(guān)鍵。在發(fā)射端，最小化插入損耗可減少熱量產(chǎn)生和功耗，這對于保持AP的效率舉足輕重。在接收端，低插入損耗對于保持接收器靈敏度也起到?jīng)Q定性作用，直接影響著路由器的覆蓋范圍和性能。

陡峭的濾波器帶緣：濾波器的帶緣定義了濾波器在頻域中的響應(yīng)如何從低插入損耗快速過渡到高抑制。之所以期待獲得更陡峭的濾波器帶緣，是因?yàn)樗鼈冊试S更好地與鄰近頻段共存，無論是在Wi-Fi頻譜內(nèi)還是外部頻段中。這一特性在密集的RF環(huán)境中尤為重要，因?yàn)榇藭r(shí)需要精確的濾波來防止干擾。

高抑制水平：抑制是指濾波器衰減無用信號并防止其干擾所需信號的能力。足夠的抑制對于將接收器的減敏效應(yīng)降至最低頗為必要，尤其是在存在帶外干擾的情況下。具有高抑制水平的濾波器可確保Wi-Fi接收器即使在復(fù)雜的RF環(huán)境中也能保持靈敏度和可靠性。

小尺寸：除技術(shù)性能外，CPE AP中使用的濾波器還必須小巧且經(jīng)濟(jì)高效。由于AP設(shè)備變得更加緊湊，制造商努力降低成本，因此找到既滿足這些標(biāo)準(zhǔn)又具備高性能的濾波器是一項(xiàng)重大挑戰(zhàn)。

圖4，典型的RF濾波器響應(yīng)

Qorvo的同類最佳濾波器

Qorvo作為RF解決方案的領(lǐng)先提供商，已開發(fā)出能夠出色滿足現(xiàn)代CPE AP嚴(yán)苛要求的濾波器產(chǎn)品。Qorvo濾波器卓越性能的關(guān)鍵因素之一在于其采用了體聲波（BAW）技術(shù)。BAW濾波器以其高品質(zhì)因數(shù)（Q）而著稱——這是衡量濾波器在插入損耗和帶緣陡峭程度層面效率的一個(gè)指標(biāo)。

圖5，RF濾波器Q因數(shù)諧振器響應(yīng)

Qorvo打造了緊湊且經(jīng)濟(jì)高效的濾波器，適用于所有Wi-Fi應(yīng)用。圖6展示了兩個(gè)此類濾波器的放置位置。Qorvo的BAW濾波器具有業(yè)界最高的Q值，使它們能夠?qū)崿F(xiàn)低插入損耗、陡峭的濾波器帶緣和高抑制水平。這些特性使它們成為CPE AP中的理想選擇——在這些設(shè)備中，精確濾波是確保可靠和高性能Wi-Fi連接的首要條件。

圖6，典型Wi-Fi頻段AP方案中的RF濾波

Qorvo的濾波器旨在應(yīng)對不同Wi-Fi頻段、子頻段，以及如蜂窩網(wǎng)絡(luò)等外部系統(tǒng)之間日益嚴(yán)格的共存要求。為了支持這種共存并遵守限制帶外發(fā)射的規(guī)定，Qorvo的濾波器可確保Wi-Fi AP在不損害相鄰頻段性能的情況下高效運(yùn)行。

這種優(yōu)勢在通過更寬的Wi-Fi信道傳輸時(shí)尤為關(guān)鍵，例如6GHz頻譜中常用的UNII-5頻段320MHz信道。在此場景中，AP廣播最低信道（信道31），覆蓋范圍從5945MHz到6265MHz；如下圖7所示。在沒有濾波器的情況下（如圖中的淺藍(lán)色軌跡所示），在320MHz波形的兩邊都會發(fā)生顯著的頻譜再生。這種再生表示噪聲溢出到相鄰頻段（如5GHz頻段的UNII-2c和UNII-3）中。此類噪聲會造成5GHz接收器減敏，使其失效。

圖7，使用分析儀顯示有濾波器和無濾波器情況下的Wi-Fi信道31響應(yīng)

引入圖7所示的帶通濾波器后，5GHz頻段的噪聲顯著降低，信號變得更加清晰。該濾波器的高抑制特性，尤其是在320MHz波形左邊帶的表現(xiàn)，使得AP能夠保持信號清晰度，并最大限度地減少對相鄰Wi-Fi頻段的干擾。如下圖8所示，利用5GHz帶通濾波器進(jìn)行信道155傳輸時(shí)也會出現(xiàn)類似情況。當(dāng)存在濾波器時(shí)，產(chǎn)生的噪聲水平明顯更低，從而確保了更強(qiáng)的信號完整性。

圖8，使用分析儀顯示有濾波器和無濾波器情況下的Wi-Fi信道155響應(yīng)

然而，并非所有濾波器都適用于此類應(yīng)用。要實(shí)現(xiàn)最小的插入損耗并確保陡峭的帶緣（即低插入損耗到高抑制的過渡發(fā)生在較窄的頻率范圍內(nèi)），必須使用具有非常高Q值的濾波器。這種陡峭的抑制特性不僅對防止干擾其它Wi-Fi頻段至關(guān)重要，而且是遵守監(jiān)管標(biāo)準(zhǔn)（如FCC規(guī)定的帶外受限發(fā)射）的必要條件。

RF濾波器——未來CPE應(yīng)用的關(guān)鍵組件

隨著RF頻譜日益擁擠，以及針對高性能Wi-Fi需求的持續(xù)增長，CPE路由器對有效濾波器的需求變得前所未有地迫切。這些濾波器在緩解外部和自生干擾方面發(fā)揮著不可或缺的作用，確保Wi-Fi信號保持強(qiáng)大、穩(wěn)定和可靠。通過采用Qorvo等公司提供的高質(zhì)量濾波器，CPE接入點(diǎn)可以實(shí)現(xiàn)最佳性能，即使在最具挑戰(zhàn)性的RF環(huán)境中也能讓用戶獲得無縫且不間斷的連接。