Wi-Fi三带系统的重要组成部分 - 5.2 GHz RF过滤器

As engineers, we’re always looking for the simplest solution to complex system design challenges. Look no further for solutions in the 5.2 GHz Wi-Fi realm. Here we step you through the resolutions to reduce design complexity, while meeting those tough final product compliance requirements.

An Essential Part of The Wi-Fi Tri-Band System
-5.2 GHz射频滤波器

Most individuals using Wi-Fi in any setting – home, office, or coffee shop – expect a fast upload and download experience. To achieve this, individuals and businesses must move toward a tri-band radio product solution. Anyone familiar with the two Wi-Fi bands of 2.4 GHz and 5 GHz, know the higher 5 GHz band is faster for upload and download speeds. However, the use of higher frequency bands comes at a price of signal attenuation. They also have a high probability of interference with other closely aligned spectrum.

这就是Qorvo过滤技术的用武之地。Qorvo过滤器有助于减轻这些可能的干扰。在这个博客中，我们关注的是5.2GHz的滤波技术，这是Wi-Fi三频中的较高领域。这种过滤技术提高了mesh网络的服务质量，有助于满足系统管理法规的要求。

Wi-Fi和蜂窝频段

5 GHz频段提供比2.4 GHz更多的带宽超过六倍。这对于当今的视频流，聊天和游戏来说，这是一个很大的过程。如下图所示，频谱再耕种和无线标准的拥挤增加。随着Wi-Fi进化到5 GHz和6 GHz的更高领域，拥挤仍在继续。如下图所示，5 GHz未经许可的区域清楚地必须在各方面与蜂窝频率共存。一个这样的区域是5.2 GHz频段。

Figure 1: Major wireless frequency bands for 5G Frequency Range (FR) 1 & 2

Wi-Fi 5.2 GHz空间

5.2GHz滤波器深度分析(QPQ1903)

为了满足真正的网状三频应用的需要，需要一个设计良好的滤波器。如今，很少有滤波器供应商能在5.2GHz频段内满足标准的抑制、插入损耗和功率处理等机身规格。如下图所示，Qorvo为UNII 5 GHz频段提供了几种滤波器解决方案。

Figure 2: 5 GHz UNII frequency bands, bandwidths, bandedge parameters, and filters

Wi-Fi标准规范综述

如上图2所示，与Wi-Fi 5.6 GHz频段的共存仅有120 MHz间隙。在这个频率内（5490-5850 MHz）在这个小差距内满足50 dB或更大的拒绝是具有挑战性的。它需要具有陡峭带外裙子的过滤技术和高拒绝率。BAW（散装声波）SMR（稳定安装的谐振器）技术非常适合满足热和高抑制过滤器要求。BAW-SMR具有垂直热通量声反射器，可以热热量从过滤器快速有效地消散。由于BAW-SMR的拓扑提供较低电阻，因此凸刀呈现出极小的频率换档由于自加热提供较低的电阻，防止谐振器过热。如下面的图3所示，120MHz间隙的抑制率大于50dB，在调节指导参数内。

Figure 3: 5.2 GHz QPQ1903 performance measurements @ 25⁰C

插入损失- 在上面的图3中，5.2 GHz带布™过滤器的插入损耗性能数据，QPQ1903.，为1.5 dB或更高。因此，提供改进的系统路径损耗和功耗。这直接转化为扩大覆盖范围、更好地接收信号和简化最终产品的热管理。此外，回波损耗（未显示）在整个通带上达到2 dB或更高的要求。这使得使用离散5.2 GHz滤波器解决方案时更容易进行系统匹配，这在高线性Wi-Fi 6系统中尤其重要。

电源处理–功率处理已成为当今无线系统的主要需求。5G和接收机射频输入功率水平的增加，在很大程度上归因于这种新的高功率处理系统需求。因此，射频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的能力，散热效率高，它可以很容易地达到这一目标，而不损害性能。

Qorvo BAW技术不仅满足了所需的批判性监管规范，而且在大多数情况下，在额外的余量下，在较高的温度范围内，高达95˚C - 进一步帮助客户和系统设计师符合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标准的开始引入了额外的应用和系统设计复杂性。一些最常见的挑战是：

• 三频Wi-Fi
• 较小，时尚的装置形式因子
• 由于外形和应用面积要求，温度较高的温度条件
• Completely integrated solutions with no external tuning
  

三频Wi-Fi–对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频段的三频体系结构爆炸式增长，如下图4所示。它允许用户以更有效的方式使用5ghz频谱将更多设备连接到互联网。例如，如果您使用带有多个路由器的家庭mesh系统来覆盖更大的空间，那么第二个5.6ghz频段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频配置提高180%。

图4:5.2 GHz和5.6 GHz Wi-Fi滤波器响应带宽和带宽边缘参数

温度较高的条件–新的网关设计需要更小的外形尺寸，有时是以前产品版本的一半，具有更多的射频天线路径（一个三频路由器可以有8个以上的射频路径）。由于受限空间和天线路径数量的增加，系统热管理变得更具挑战性。也有在极端温度-20更高的网关应用⁰C至+95⁰C用于外部环境。

Smaller form factor & integration- 今天的网关设备是时尚，时尚的，具有较小的形状因素。对较小网关形状因素的需求推动Wi-Fi集成电路也缩小。此外，这是移动半导体技术，朝向创建较小和更薄的设备来减轻系统设计者的成本。

为了适应这一举措，Qorvo还将其过滤技术集成为完整的RF前端设计，以帮助系统设计师减少设计时间，满足较小的尺寸要求，并增加上市时间。

图5:5 GHz陶瓷与Qorvo QPQ1903 BAW滤波器的比较

As system designers continue to meet higher frequency demand initiatives – brought on by the hunger for more frequency spectrum – design challenges increase. New hurdles like system pathloss, signal attenuation, designs in higher frequency realms and meeting coexistence standards are becoming more prevalent. Qorvo has worked extensively with network standards bodies and customers across the globe to ensure their designs meet all compliance needs. We work hard to provide products that meet these highly sought-after specifications with additional margin. This proactive work ultimately allows our customers to concentrate on delivering best-in-class products rather than trying to mitigate difficult design and certification issues.