使用Qorvo BAW滤波器优化Wi-Fi性能

在当今的互联世界中，Wi-Fi接入点面临着拥挤的射频（RF）频谱和多频段复杂性的挑战。高性能滤波器，如Qorvo的BAW滤波器，能够有效减轻干扰，确保Wi-Fi 6/7的可靠性能，扩大覆盖范围，并促进相邻频段和自生成频段间的共存。

在连接日益紧密的世界中，对稳健可靠无线通信的需求呈指数级增长。Wi-Fi客户端设备（CPE）接入点在维持各种设备间无缝连接方面发挥着至关重要的作用。然而，由于Wi-Fi三频段射频（RF）频谱的密集占用以及多频段操作中的固有挑战，CPE接入点（AP）需要使用专门设计的滤波器。这些滤波器确保即使存在潜在干扰源，Wi-Fi信号仍能保持强劲和稳定。本文将探讨CPE AP对滤波器的关键需求，并深入分析由RF频谱、自生干扰，以及此类滤波器技术要求所带来的挑战。

图1，家庭中可能造成Wi-Fi AP拥塞和干扰的众多设备

如图2所示，三频段Wi-Fi 6和7实现了更高的带宽，缓解了拥堵并增强了性能，同时还带来更大的容量，为消费者提供了更宽广的数据通道；然而，这也增加了出现干扰的机率，从而可能导致各种应用性能的下降。

图2，三频段AP Wi-Fi频谱

在这些更先进的三频段AP应用中使用RF滤波器不仅能减轻信号干扰，还在扩大覆盖范围、增强频率性能和提高网络容量方面发挥着关键的作用。此外，它们还解决了工程师在开发适用于拥挤RF环境Wi-Fi路由器时面临的主要设计挑战。

多频段路由器中的自生干扰

尽管三频段能力（即2.4GHz、5GHz和6GHz）增强了网络的灵活性和性能，但也引入了一个重大挑战：自生干扰。每当多频段AP进行传输时，就会产生这种干扰。由于多频段发射器与接入点的接收器位于同一产品中，因此减轻跨频段干扰必须成为设计的主要考量。

图3，接入点设备及其可能发生自生干扰的多个区域

例如，如图3所示，当AP同时跨多个频段传输信号时，来自一个频段的强RF信号可能会干扰其它频段。这一点尤其成问题，因为Wi-Fi接收器对微弱信号的检测非常敏感，这使它们更容易受到来自外部信号源和AP内其它频段的干扰。这种现象会导致接收器“减敏”。

RF接收器减敏：一个关键问题

当系统中的多个无线电相互干扰时，就会产生设备内共存问题。这种干扰加上外部AP传输信号，会增加受影响接收器的噪声功率，降低信噪比，并导致接收器灵敏度降低，即“减敏”；从而造成无线连接掉线或中断。

虽然减敏问题由来已久，但如今对于智能手机、Wi-Fi接入点、物联网和蓝牙系统等设备来说，相关挑战尤为棘手。有两种有效的方法可以防止这种情况发生：提供足够的发射和接收信号隔离以及使用RF滤波器。在智能手机和客户端设备中，采用能够减轻减敏问题的共存滤波器十分常见，其在Wi-Fi AP中的使用也正变得越来越重要。

大多数RF链路天线设计在干扰信号和预期信号之间提供了20-30dB的隔离度，以减轻减敏。然而，为了保持良好的吞吐量，干扰信号不应超过-70至-90dBc；这意味着设计者需要在Wi-Fi前端额外获得40-60dB的隔离度。滤波器在实现这一目标中发挥着关键作用。

RF滤波器的技术要求

为确保Wi-Fi AP高效且可靠地运行，它必须配备满足特定技术标准的滤波器。一个合适的CPE AP滤波器应具备以下特性：

低插入损耗：插入损耗指的是信号通过滤波器时强度的减弱。低插入损耗对于发送和接收路径都十分关键。在发射端，最小化插入损耗可减少热量产生和功耗，这对于保持AP的效率举足轻重。在接收端，低插入损耗对于保持接收器灵敏度也起到决定性作用，直接影响着路由器的覆盖范围和性能。

陡峭的滤波器带缘：滤波器的带缘定义了滤波器在频域中的响应如何从低插入损耗快速过渡到高抑制。之所以期待获得更陡峭的滤波器带缘，是因为它们允许更好地与邻近频段共存，无论是在Wi-Fi频谱内还是外部频段中。这一特性在密集的RF环境中尤为重要，因为此时需要精确的滤波来防止干扰。

高抑制水平：抑制是指滤波器衰减无用信号并防止其干扰所需信号的能力。足够的抑制对于将接收器的减敏效应降至最低颇为必要，尤其是在存在带外干扰的情况下。具有高抑制水平的滤波器可确保Wi-Fi接收器即使在复杂的RF环境中也能保持灵敏度和可靠性。

小尺寸：除技术性能外，CPE AP中使用的滤波器还必须小巧且经济高效。由于AP设备变得更加紧凑，制造商努力降低成本，因此找到既满足这些标准又具备高性能的滤波器是一项重大挑战。

图4，典型的RF滤波器响应

Qorvo的同类最佳滤波器

Qorvo作为RF解决方案的领先提供商，已开发出能够出色满足现代CPE AP严苛要求的滤波器产品。Qorvo滤波器卓越性能的关键因素之一在于其采用了体声波（BAW）技术。BAW滤波器以其高品质因数（Q）而著称——这是衡量滤波器在插入损耗和带缘陡峭程度层面效率的一个指标。

图5，RF滤波器Q因数谐振器响应

Qorvo打造了紧凑且经济高效的滤波器，适用于所有Wi-Fi应用。图6展示了两个此类滤波器的放置位置。Qorvo的BAW滤波器具有业界最高的Q值，使它们能够实现低插入损耗、陡峭的滤波器带缘和高抑制水平。这些特性使它们成为CPE AP中的理想选择——在这些设备中，精确滤波是确保可靠和高性能Wi-Fi连接的首要条件。

图6，典型Wi-Fi频段AP方案中的RF滤波

Qorvo的滤波器旨在应对不同Wi-Fi频段、子频段，以及如蜂窝网络等外部系统之间日益严格的共存要求。为了支持这种共存并遵守限制带外发射的规定，Qorvo的滤波器可确保Wi-Fi AP在不损害相邻频段性能的情况下高效运行。

这种优势在通过更宽的Wi-Fi信道传输时尤为关键，例如6GHz频谱中常用的UNII-5频段320MHz信道。在此场景中，AP广播最低信道（信道31），覆盖范围从5945MHz到6265MHz；如下图7所示。在没有滤波器的情况下（如图中的浅蓝色轨迹所示），在320MHz波形的两边都会发生显著的频谱再生。这种再生表示噪声溢出到相邻频段（如5GHz频段的UNII-2c和UNII-3）中。此类噪声会造成5GHz接收器减敏，使其失效。

图7，使用分析仪显示有滤波器和无滤波器情况下的Wi-Fi信道31响应

引入图7所示的带通滤波器后，5GHz频段的噪声显著降低，信号变得更加清晰。该滤波器的高抑制特性，尤其是在320MHz波形左边带的表现，使得AP能够保持信号清晰度，并最大限度地减少对相邻Wi-Fi频段的干扰。如下图8所示，利用5GHz带通滤波器进行信道155传输时也会出现类似情况。当存在滤波器时，产生的噪声水平明显更低，从而确保了更强的信号完整性。

图8，使用分析仪显示有滤波器和无滤波器情况下的Wi-Fi信道155响应

然而，并非所有滤波器都适用于此类应用。要实现最小的插入损耗并确保陡峭的带缘（即低插入损耗到高抑制的过渡发生在较窄的频率范围内），必须使用具有非常高Q值的滤波器。这种陡峭的抑制特性不仅对防止干扰其它Wi-Fi频段至关重要，而且是遵守监管标准（如FCC规定的带外受限发射）的必要条件。

RF滤波器——未来CPE应用的关键组件

随着RF频谱日益拥挤，以及针对高性能Wi-Fi需求的持续增长，CPE路由器对有效滤波器的需求变得前所未有地迫切。这些滤波器在缓解外部和自生干扰方面发挥着不可或缺的作用，确保Wi-Fi信号保持强大、稳定和可靠。通过采用Qorvo等公司提供的高质量滤波器，CPE接入点可以实现最佳性能，即使在最具挑战性的RF环境中也能让用户获得无缝且不间断的连接。