在當今的互聯(lián)世界中，Wi-Fi接入點面臨著擁擠的射頻（RF）頻譜和多頻段復雜性的挑戰(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，擴大覆蓋范圍，并促進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客戶端設備（CPE）接入點在維持各種設備間無縫連接方面發(fā)揮著至關重要的作用。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（AP）需要使用專門設計的濾波器。這些濾波器確保即使存在潛在干擾源，Wi-Fi信號仍能保持強勁和穩(wěn)定。本文將探討CPE AP對濾波器的關鍵需求，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備

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

圖2，三頻段AP Wi-Fi頻譜

在這些更先進的三頻段AP應用中使用RF濾波器不僅能減輕信號干擾，還在擴大覆蓋范圍、增強頻率性能和提高網(wǎng)絡容量方面發(fā)揮著關鍵的作用。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路由器時面臨的主要設計挑戰(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）增強了網(wǎng)絡的靈活性和性能，但也引入了一個重大挑戰(zhàn)：自生干擾。每當多頻段AP進行傳輸時，就會產(chǎn)生這種干擾。由于多頻段發(fā)射器與接入點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計的主要考量。

圖3，接入點設備及其可能發(fā)生自生干擾的多個區(qū)域

例如，如圖3所示，當AP同時跨多個頻段傳輸信號時，來自一個頻段的強RF信號可能會干擾其它頻段。這一點尤其成問題，因為Wi-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內其它頻段的干擾。這種現(xiàn)象會導致接收器“減敏”。

RF接收器減敏：一個關鍵問題

當系統(tǒng)中的多個無線電相互干擾時，就會產(chǎn)生設備內共存問題。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、Wi-Fi接入點、物聯(lián)網(wǎng)和藍牙系統(tǒng)等設備來說，相關挑戰(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。在智能手機和客戶端設備中，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鏈路天線設計在干擾信號和預期信號之間提供了20-30dB的隔離度，以減輕減敏。然而，為了保持良好的吞吐量，干擾信號不應超過-70至-90dBc；這意味著設計者需要在Wi-Fi前端額外獲得40-60dB的隔離度。濾波器在實現(xiàn)這一目標中發(fā)揮著關鍵作用。

RF濾波器的技術要求

為確保Wi-Fi AP高效且可靠地運行，它必須配備滿足特定技術標準的濾波器。一個合適的CPE AP濾波器應具備以下特性：

低插入損耗：插入損耗指的是信號通過濾波器時強度的減弱。低插入損耗對于發(fā)送和接收路徑都十分關鍵。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，是因為它們允許更好地與鄰近頻段共存，無論是在Wi-Fi頻譜內還是外部頻段中。這一特性在密集的RF環(huán)境中尤為重要，因為此時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接收器即使在復雜的RF環(huán)境中也能保持靈敏度和可靠性。

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

圖4，典型的RF濾波器響應

Qorvo的同類最佳濾波器

Qorvo作為RF解決方案的領先提供商，已開發(fā)出能夠出色滿足現(xiàn)代CPE AP嚴苛要求的濾波器產(chǎn)品。Qorvo濾波器卓越性能的關鍵因素之一在于其采用了體聲波（BAW）技術。BAW濾波器以其高品質因數(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指標。

圖5，RF濾波器Q因數(shù)諧振器響應

Qorvo打造了緊湊且經(jīng)濟高效的濾波器，適用于所有Wi-Fi應用。圖6展示了兩個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，使它們能夠實現(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的濾波器旨在應對不同Wi-Fi頻段、子頻段，以及如蜂窩網(wǎng)絡等外部系統(tǒng)之間日益嚴格的共存要求。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行。

這種優(yōu)勢在通過更寬的Wi-Fi信道傳輸時尤為關鍵，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

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帶通濾波器進行信道155傳輸時也會出現(xiàn)類似情況。當存在濾波器時，產(chǎn)生的噪聲水平明顯更低，從而確保了更強的信號完整性。

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

然而，并非所有濾波器都適用于此類應用。要實現(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），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頻段至關重要，而且是遵守監(jiān)管標準（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應用的關鍵組件

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信號保持強大、穩(wěn)定和可靠。通過采用Qorvo等公司提供的高質量濾波器，CPE接入點可以實現(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。