Wi-Fi三频系统的基本组成部分-5.2 GHz射频滤波器

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作为工程师,我们一直在寻找针对复杂系统设计挑战的最简单解决方案。5.2 GHz Wi-Fi领域的解决方案再无其他。在此,我们将逐步指导您解决这些问题,以降低设计复杂性,同时满足那些苛刻的最终产品合规性要求。

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Wi-Fi三频系统的基本组成部分-5.2 GHz射频滤波器

大多数在任何环境(家庭,办公室或咖啡厅)中使用Wi-Fi的个人都希望获得快速的上载和下载体验。为了实现这一点,个人和企业必须朝着三频无线电产品解决方案迈进。任何熟悉2.4 GHz和5 GHz两个Wi-Fi频段的人都知道,较高的5 GHz频段上传和下载速度更快。然而,使用更高的频带是以信号衰减为代价的。它们也极有可能干扰其他紧密对齐的频谱。

这就是Qorvo过滤器技术的用武之地。Qorvo过滤器有助于减轻这些可能的干扰。在此博客中,我们重点介绍5.2 GHz滤波技术,即Wi-Fi三频的较高区域。这种过滤器技术提高了网状网络的服务质量,并有助于满足系统法规要求。

Wi-Fi和蜂窝频段

5 GHz频带提供的带宽是2.4 GHz的六倍多。对于当今需求量很大的视频流,聊天和游戏而言,这是一大优势。如下图所示,频谱重新分配和无线标准的拥挤已经增加。随着Wi-Fi演进到5 GHz和6 GHz甚至更高的领域,拥挤仍在继续。如下图所示,5 GHz无执照区域显然必须与所有侧的蜂窝频率共存。这样的区域之一是5.2 GHz频带。

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Wi-Fi 5 GHz UNII(未经许可的国家信息基础架构)领域主要用于零售,服务提供商和企业空间中的路由器。这些路由器通常在网状网络,扩展器,网关和室外接入点中找到。在UNII1-2a频带(即5150-5350 MHz – 5.2 GHz频带)中,保持最小的RF系统路径损耗很重要。必须提供最小的滤波器插入损耗,以降低功耗,实现更好的信号接收并降低热应力。这有助于系统设计人员交付低碳足迹的最终产品。此外,对于5.2 GHz频带,要求有较高的带外滤波器抑制能力-特别是在5490-5850 MHz时约为50 dB或更高,这有助于减轻串扰并实现与5.6 GHz UNII频带的共存,如图2所示。 2以下。

5.2 GHz滤波器深度分析(QPQ1903)

为了满足真正的网状三频应用的需求,需要设计良好的滤波器。如今,很少有滤波器供应商能够满足5.2 GHz频带内标准的抑制,插入损耗和功率处理标准。如下图所示,Qorvo为UNII 5 GHz频段提供了几种滤波器解决方案。

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Wi-Fi标准规范的回顾

高抑制–高抑制在系统中至关重要,其主要原因有两个:一个是减轻干扰的需要,第二是减轻有害信号噪声。因此,客户和标准机构已经为关键的带外信号设置了理想的50 dB或更高的拒绝率高参数。但重要的是要做到这一点,而又不损失射频信号范围和容量的完整性。使用Qorvo bandBoost ™滤波器(例如QPQ1903)可以达到此目的。

如上面的图2所示,与Wi-Fi 5.6 GHz频带共存只有120 MHz的间隙。在这个小间隙内达到此频率(5490-5850 MHz)的50 dB或更高的抑制比具有挑战性。它要求滤波器技术具有陡峭的带外裙边和高拒绝率。BAW(体声波)SMR(固体谐振器)技术非常适合满足热和高抑制滤波器的要求。BAW-SMR具有垂直热通量声反射器,可以使热量快速有效地从过滤器中散发出去。由于BAW-SMR的拓扑结构可提供较低的电阻,从而防止谐振器过热,因此BAW由于自身发热而几乎不会出现频移。如下图3所示,120 MHz间隙的抑制率大于50 dB,

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插入损耗–在上图3中,5.2 GHz bandBoost™滤波器QPQ1903的插入损耗性能数据为1.5 dB或更高。因此,提供了改善的系统路径损耗和功耗。这直接转化为更大的覆盖范围,更好的信号接收和简化的最终产品热管理。另外,回波损耗(未显示)在整个通带内达到要求的规格2 dB或更好。当使用分立的5.2 GHz滤波器解决方案时,这可以简化系统匹配,这在高线性度Wi-Fi 6系统中尤其重要。

功率处理–功率处理已成为当今无线系统的主要要求。5G和接收器的RF输入功率水平的提高在很大程度上归因于这一新的高功率处理系统要求。因此,RF滤波器必须能够满足更高的输入功率水平,有时高达33 dBm。幸运的是,由于BAW-SMR具有高效散热的能力,因此可以轻松实现这一目标而不会影响性能。

Qorvo BAW技术不仅达到了必需的关键法规要求,而且在大多数情况下还满足了额外的要求,并且在高达95⁰C的较高温度范围内达到了这一要求–进一步帮助客户和系统设计师满足严格的最终产品热管理要求。

新的Wi-Fi系统复杂性挑战

Wi-Fi 6和6E标准的出现增加了应用程序和系统设计的复杂性。一些最常见的挑战是:

  • 三频Wi-Fi
  • 体积更小巧的设备外形
  • 由于外形尺寸和应用领域要求而导致的高温条件
  • 完全集成的解决方案,无需外部调整

三频Wi-Fi –数据容量和覆盖范围的需求导致网关和终端节点中2.4 GHz,5.2 GHz和5.6 GHz三频架构的爆炸式增长,如下图4所示。它允许用户以更有效的方式使用5 GHz频谱将更多设备连接到Internet。例如,如果您使用带有多个路由器的家庭网状系统来覆盖更大的空间,则第二个5.6 GHz频带将充当两个路由器之间的专用通信线路,从而使整个系统的速度比双路由器高出180%。带配置。

5 GHz Wi-Fi 6频谱滤波器响应图

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更高的温度条件–新的网关设计需要更小的外形尺寸,有时尺寸是以前产品版本的一半,并且具有更多的RF天线路径(三频路由器最多可以具有8条RF路径)。由于空间狭窄和天线路径数量增加,系统热管理变得更具挑战性。对于外部环境,也有网关应用程序在-20°C至+ 95°C的极端温度下具有较高的温度。

较小的外形和集成度–当今的网关设备更时尚,更时尚且外形更小。对更小网关尺寸的需求正推动Wi-Fi集成电路也缩小。此外,这正在推动半导体技术朝着制造更小更薄的器件的方向发展,以减轻系统设计人员的成本。

为了适应这一计划,Qorvo还将其滤波器技术集成到完整的RF前端设计中,以帮助系统设计人员减少设计时间,满足更小的尺寸要求并缩短产品上市时间。

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随着系统设计师不断满足更高的频率需求计划(由于渴望获得更多频谱),设计挑战越来越大。诸如系统路径损耗,信号衰减,更高频率领域的设计以及满足共存标准之类的新障碍正在变得越来越普遍。Qorvo与网络标准机构和全球客户广泛合作,以确保其设计满足所有合规性需求。我们努力提供符合这些备受追捧的规格的产品,并增加利润。这项积极主动的工作最终使我们的客户能够专注于提供一流的产品,而不是试图减轻困难的设计和认证问题。

来源:Qorvo

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