在Wi-Fi世界中，工程师需要解决的最关键的设计挑战之一是产品温度。
路由器和接入点内的Wi-Fi组件的平均温度通常为60°C（140°F）或更高，即使室温为中等25°C（77°F）。在Wi-Fi产品设计中尽早考虑这个事实是重要的，以帮助减少重新设计问题和额外的成本。让我们来研究温度对组件性能的一些最大影响，以及克服Wi-Fi前端设计中热挑战的策略和特定RF产品。
一种不断发展的Wi-Fi生态系统
热量在Wi-Fi接入点和路由器中始终是一个问题，并且随着无线生态系统变得更复杂的（图1），挑战正在增加（图1）。几个趋势有助于热挑战：
- 更多用户使用更多Wi-Fi频道:今天的接入点和节点最多支持八个2.4 GHz和八个5 GHz路径，他们必须支持更多的设备和用户。
- 缩小尺寸和扩展功能:Wi-Fi硬件继续将更多功能包装成较小的产品占用脚印，尤其是许多产品分布式Wi-Fi /网格产品．
- Wi-Fi 6，下一个Wi-Fi：与Wi-Fi 6（802.11ax），处理器必须努力支持更复杂的调制方案，更高的数据速率和更高的吞吐量。这产生了更多的热量并增加了差的RF前端（RFFE）性能的风险。
- 支持物联网（IoT）：一些Wi-Fi单元现在包括更多无线无线电，以支持通过ZigBee，蓝牙，蓝牙低能量（BLE）和线程通信的IOT设备。
这些趋势导致Wi-Fi前端的RF链数量增加，增加了单位内的热量。当单位的大小相同或甚至小于前几代时，问题尤其急剧。单位温度的这种增加也增加了RF调整挑战。
简而言之，在较小的产品占用空间中的更多功能和更多的数据吞吐量都有助于同样的问题：更多的热量。
图1.每间客房都有分布式无线室内架构与豆荚
热如何影响Wi-Fi RFFE组件
热量会降低系统的整体性能，影响吞吐量、范围和防止干扰的能力。因此，在设计Wi-Fi系统时，选择缓解热相关问题的RFFE组件是很重要的。
- 随着器件从802.11ac的过渡到802.11Ax，将需要更有效的部件来最小化产生的热量。
- 设计人员应考虑使用完全优化的集成前端模块(FEM)，而不是离散的前端组件。这减少了线的长度和对额外调谐组件的需求，这些组件会导致插入损耗。
温度主要影响以下RFFE组件：
- 功率放大器(PAs)
- RF开关和低噪声放大器（LNA）
- 过滤器
以下是各种组件的热与热门设计挑战：
传输链：功率放大器
- 由于Wi-Fi时分双工（TDD）操作而导致的PA脉冲，增加有助于热问题的PA瞬变。
- PA必须满足Wi-Fi 6（802.11ax）更严格的线性/EVM规范，以支持1024 QAM调制。
- 使用Wi-Fi 6的高阶调制也使得处理器更加努力，产生更多热量。
- PA的效率降低，因为RFFE内的插入损耗增加。糟糕的RFFE性能也意味着处理器必须更加努力地满足整体系统要求。
设计提示：
使用优化，高线性PAS或FEMS。
接收链：交换机/ LNA
- 开关:更高的插入损失在开关意味着PA必须工作更努力的补偿，产生更多的热量。
- 恢复:热量会降低噪声系数（NF），并会显著降低吞吐量。
设计提示：
使用具有较低NF和高线性度，低损耗开关的LNA。
过滤器
- 过滤器倾向于随温度偏移漂移。这可能导致带状边缘的高插入损耗，这可能导致低增益或p出去RFFE的回应。
- 如果过滤器漂移过多，则PA推动更多的功率输出以补偿插入损耗，产生更多热量。
- 表面声波(SAW)滤波技术固有地比体声波(BAW)更大的漂移和插入损耗，在Wi-Fi频率下效果较差。
设计提示：
使用BAW滤波器最小化插入损耗和温度漂移。
Qorvo Wi-Fi管理用于管理热量：TX和RX FEMS
凭借每种新产品一代，Qorvo挑战其设计团队增加线性电源，而不会增加功耗 - 为设计设备提供更高的吞吐量，以与之前的几代相同的功耗。为了帮助实现这一目标，我们的许多产品都是集成传输和接收功能的有限元素（表1）。使用RF FEMS减少线宽，插入损耗和整体功耗。有限部分还简化了RF设计并减少了RF组件的总数。
表1. Qorvo管理热量的解决方案
部分号 |
描述 |
功能 |
Wi-Fi标准 |
线性功率1 |
消散权力 |
|---|---|---|---|---|---|
2.4 GHz Wi-Fi FEM |
PA + SW + LNA |
Wi-Fi 5 |
+24.5 dbm. |
1.8 W. |
|
5 GHz Wi-Fi |
PA + SW + LNA + CPLR |
Wi-Fi 6 |
+23 dBm |
1.45 W |
|
5 GHz Wi-Fi |
PA + SW + LNA + CPLR |
Wi-Fi 6 |
+18 dbm. |
0.78 W |
1 = P.出去(典型)在MCS9 VHT80 - 35db动态EVM
Qorvo管理热量的Wi-Fi解决方案：过滤器和IFEMS
Qorvo Wi-Fi过滤器采用高性能BAW技术，与SAW相比，可提供较低的插入损耗和温度漂移（图2）。除了我们的离散滤波器外，我们还提供了将BAW过滤器与我们的活动组件组合的集成有限分子（IFEMS）。将过滤器集成到模块中可降低外部调谐的需求，并提供可以加速市场的高性能产品。Qorvo使用Baw滤波器的Wi-Fi产品包括以下内容。
离散体声波滤波器:
IFEMS与集成的BAW过滤器：
- QPF7221.：带集成共存BAW滤波器的2.4 GHz Wi-Fi iFEM
- QPF7219：2.4 GHz Wi-Fi，具有集成FCC BandEdge BAW过滤器
图2。SAW与BAW在热漂移上的对比
选择一个射频伴侣，帮助你击败热量
通过当今的Wi-Fi设计，加强了许多收音机和射频链，这对于与RF供应商合作非常重要，这有助于您满足线性电源预算，同时最大限度地减少功耗以克服热量挑战。
想了解更多关于Qorvo的Wi-Fi应用产品，请查看我们的客户楼宇设备信息在线或联系Qorvo销售。