本文來自 Qorvo半導(dǎo)體
為了擴展您對當今Wi-Fi RF濾波器技術(shù)的了解，從而幫助設(shè)計工程師創(chuàng)建面向全球市場的最前沿產(chǎn)品設(shè)計。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)的實用建議，以及如何為工程師帶來無線世界所需的減輕干擾并提高帶通信號性能的能力。
問：對于市場上如此眾多的RF標準，哪一種是實現(xiàn)最佳產(chǎn)品性能的理想濾波器技術(shù)？
答：網(wǎng)關(guān)、手機和其它無線設(shè)備中使用的濾波器技術(shù)對于減輕串擾、保持峰值信號性能以及優(yōu)化系統(tǒng)效率至關(guān)重要。如果沒有這些濾波器，設(shè)計人員將難以滿足許多必需的系統(tǒng)級規(guī)范——這些規(guī)范為我們的住宅、企業(yè)和城市構(gòu)建了無處不在、始終在線的連接。
問：Qorvo已基于所需的系統(tǒng)級性能需求創(chuàng)建了單獨的濾波器。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)計挑戰(zhàn)？
答：在早期與客戶的合作中，Qorvo工程師發(fā)現(xiàn)需要使用濾波器技術(shù)來獲得更佳的整體系統(tǒng)性能。我們便開始幫助客戶將濾波器融入到他們的設(shè)計中，以實現(xiàn)一些重要的產(chǎn)品規(guī)格。這些濾波器還通過提供額外的裕量來確保最終產(chǎn)品通過認證，從而讓產(chǎn)品設(shè)計工程師的工作更加輕松。
Qorvo提供三個種類的濾波器，分別稱為bandBoost?、coexBoost?和edgeBoost?濾波器。它們的區(qū)別來自各自在系統(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信號附近同時操作的應(yīng)用。此類器具有陡峭的頻段帶緣，這對于維持Wi-Fi信號質(zhì)量并確保與Wi-Fi發(fā)射器和接收器共存非常關(guān)鍵。
一個很好的例子是Band 40蜂窩信號和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Band 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濾波器滿足了這一需求，同時抑制了近距離Band 40信號對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之間提供頻段隔離。當多位用戶位于同一信道空間內(nèi)的不同信道中時，此類濾波器幫助多個Wi-Fi網(wǎng)絡(luò)同時支持不同的用戶，從而提高Wi-Fi多用戶MIMO網(wǎng)絡(luò)容量，并由此消除可能的網(wǎng)絡(luò)干擾。
下面是一個應(yīng)用實例。在當今的三頻Wi-Fi系統(tǒng)中（2.4GHz、5.2GHz+5.6GHz配置），bandBoost濾波器被用來提升系統(tǒng)容量。此三個通道有時會同時使用，因此，這些濾波器使網(wǎng)絡(luò)信號間的干擾最小化，并能夠同時為回傳和客戶端通信劃分頻譜（U-NII 1-2a和UNII 2c-3）。
edgeBoost濾波器被添加到RFFE的發(fā)送端，以提高信號性能，特別是當Wi-Fi信號靠近Wi-Fi通道頻段（例如通道1）邊緣時。
例如，無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，在信號以全功率傳輸?shù)那闆r下，可能會在頻帶外出現(xiàn)“泄漏噪聲”，通常可通過降低這些信道中的輸出功率來解決，但這對整體信號的輸出和范圍都會造成影響；而通過采用edgeBoost濾波器，則無需降低輸出功率。此類濾波器減少了頻帶外無線電信號的泄漏，因此無線電可以在邊緣信道中以最大功率和最大范圍傳輸。
問：哪類濾波器技術(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)生的熱量通過反射層有效地遠離壓電諧振器。因此，任何系統(tǒng)熱量的增加對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)中的一個良好選擇。
問：通過采用這些濾波器，最終用戶將如何從中獲益？它們又為Wi-Fi設(shè)備制造商帶來哪些價值？
答：coexBoost、bandBoost和edgeBoost濾波器可以在當今的Wi-Fi終端產(chǎn)品設(shè)計中發(fā)揮巨大作用，因為它們可以幫助系統(tǒng)設(shè)計人員緩解或完全消除系統(tǒng)級挑戰(zhàn)。此外，這些濾波器可通過高度集成的RFFE或簡單的即插即用分立產(chǎn)品的形式，為Wi-Fi系統(tǒng)設(shè)計人員創(chuàng)建可行的解決方案，縮短設(shè)計周期。
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，可在所有可用頻譜上實現(xiàn)最佳功耗，以最大程度地利用全功率通道，為用戶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服務(wù)頻次。
問：Wi-Fi終端產(chǎn)品設(shè)計師如何在設(shè)計中使用這些濾波器？
答：及時創(chuàng)建任何最終產(chǎn)品并保證其獲得最終認證的關(guān)鍵，是在手邊準備好所有所需工具；這些濾波器正是提供了這一點。通過在高度集成的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的設(shè)計。例如，使用QPF7219 2.4 GHz iFEM這類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)時通常所需的時間。
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)計的帶通和多路復(fù)用器拓撲結(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)品信號問題的即用型解決方案，并已在許多設(shè)計中起到了推動合規(guī)性的作用。
問：這些濾波器如何幫助運營商實現(xiàn)其部署和網(wǎng)絡(luò)？
答：我們已經(jīng)看到運營商成功運用這些濾波器來減輕干擾，并且以最佳的信號范圍打造最佳的用戶體驗。對于運營商而言，用戶體驗是其最重要的關(guān)鍵績效指標（KPI）之一；這是使用戶滿意并允許運營商滿足其客戶需求的原因。即使在與其它無線信號非常接近的情況下，這些濾波器也需要具備允許同時接收和發(fā)送的能力，這對于優(yōu)化用戶感受至關(guān)重要。當多個用戶使用多個與無線相關(guān)的不同功能時，例如在電話上溝通、下載電影、調(diào)節(jié)房間溫度、操作相機或在Echo Dot上與Alexa交談，此類濾波器將減輕智能家居內(nèi)部的干擾。
改進的服務(wù)質(zhì)量（QoS）可以減少客戶投訴、不必要的上門服務(wù)頻次，和設(shè)備（擴展器）數(shù)量，由此讓用戶在其住所周圍始終保持連接狀態(tài)。
作者后記
圍繞著我們的無線信號和連接標準時刻處于“開啟模式”，這勢必會引發(fā)一些交叉干擾。然而，在您的Wi-Fi終端產(chǎn)品設(shè)計中采用coexBoost、bandBoost和edgeBoost濾波器可以基本上解決此類問題。這些濾波器幫助設(shè)計人員構(gòu)建性能最佳的產(chǎn)品，同時優(yōu)化用戶體驗。我們的住宅、辦公室、城市和機場周圍無線信號的數(shù)量在不斷增長，隨著技術(shù)在無線生態(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減輕或完全消除交叉干擾的可能性，并探索擴展信號覆蓋范圍的技術(shù)。總之，此類濾波器將有助于系統(tǒng)設(shè)計師為未來的Wi-Fi產(chǎn)品打造最先進的產(chǎn)品。
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關(guān)于作者
Tony Testa -- 無線連接業(yè)務(wù)部營銷總監(jiān)
Tony Testa激發(fā)了Qorvo無線連接產(chǎn)品的創(chuàng)新。憑借20多年來對行業(yè)聯(lián)盟活動的支持和豐富的客戶經(jīng)驗，他協(xié)助工程師創(chuàng)建了最先進的RF解決方案，對我們的日常生活產(chǎn)生深遠影響。
