BAW滤波器有助于克服Wi-Fi前端设计面临的最大挑战，包括热管理、干扰和射频线性度。

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智能家居正变得越来越智能。因此，他们对互联网路由器的要求越来越高，以至于流量需求超过了单路由器模式的容量。零售商和企业也被日益增长的网络覆盖和带宽需求压垮了。

因此，新的应用程序模型正在发展。在家中使用多个路由器或节点有助于服务更多的客户端并处理更多的数据。这种新的网状网络模型通过企业级系统实现了已经在商业建筑、医院和大学校园中使用的技术。

毫不奇怪，网状网络模型还提高了接入点内的RF复杂性。由于新的通信标准和通信硬件性能的提高，复杂性也在上升。这一趋势带来了一些与物联网相关的挑战，包括:

对无线收音机的需求。如今的接入点不仅包含Wi-Fi，还支持Zigbee、蓝牙、蓝牙低功耗(BLE)、线程和窄带物联网(NB-IoT)。运营商也在寻找办法，让以前无法接入网络的家庭接入网络。

每个家庭都有更多的用户。家庭不再只有一台或两台电脑和几部手机。今天，我们经常可以看到好几台电脑、电视、智能手机、可穿戴设备、安全网络、无线设备等等都连接到Wi-Fi和互联网上。

额外的Wi-Fi频段。单位不再有一个2.4 GHz频段和一个5 GHz频段。现在有多达3个2.4 ghz和8个5 ghz的独立路径。原因是在Wi-Fi接入点或节点内使用MIMO(多输入/多输出)和多用户MIMO (MU-MIMO)路径。

缩小尺寸，扩展功能。Wi-Fi制造商正在把Wi-Fi设备做得更小、更时尚、更具装饰性、不那么突兀。他们还让一些设备全天候使用，或者增加了夜间照明等功能。

额外的射频链在接入点内产生更多的热量。对于Wi-Fi前端设计人员来说，热管理也变得更具挑战性。更高的温度也使射频调谐更具挑战性，特别是当多个射频链必须装在曾经容纳单通道Wi-Fi的同一个盒子里时。

简而言之，温度影响三个射频前端(RFFE)组件:功率放大器(pa)、射频开关和低噪声放大器(lna)以及滤波器。工程师经常在每个射频链的线性度、功率输出和效率之间进行平衡。使用优化的、高度线性的功率放大器或前端模块(fem)可优化系统效率，减少总热量。这种做法也减少了处理效率低下的情况。影响功率放大器的Wi-Fi设计趋势包括时域双工(TDD)、优化误差矢量幅度(EVM)、更高的调制方案以及努力调节系统处理器的整体电流消耗。

在射频开关中，插入损耗也会产生多余的热量。当插入损耗增加，信号强度较低时，PA会更加努力地进行补偿并推动更高的输出，从而降低效率。效率越低，设备发出的热量就越多。高线性度，低损耗开关的使用使整个频段的插入损耗保持在规格范围内。

接收吞吐量很大程度上取决于LNA增益和噪声。因此，尽管LNA对产生热量没有显著贡献，但热量会降低LNA的噪声，从而极大地影响吞吐量。

BAW vs. SAW滤波器

随着越来越多的LTE频段挤进拥挤的全球射频频谱，它们之间的空间正在缩小。在某些情况下，通带和止带之间的过渡小到2 MHz。这使得使用传统的过滤技术几乎不可能满足要求。这是因为滤波器响应的变化由温度漂移主导，可以超过过渡带本身的宽度。其结果是不可接受的干扰，高插入损耗，或两者兼有。

附近的图说明了SAW和BAW滤波器的热漂移。温度变化会导致带边的高插入损耗，进而导致RFFE的低输出(增益或POUT)响应。如果滤波器漂移太多(如SAW图所示)，PA会推出更多的功率来补偿插入损失。这会消耗更多的电流，降低系统效率。

虽然表面声波(SAW)滤波器非常适合1.5 GHz以下的应用，但体声波(BAW)滤波器通常在较高频率下表现更好，插入损失更低。BAW滤波器本质上对温度变化的敏感度低于标准SAW滤波器。使用BAW技术的双工器、带通滤波器和共存滤波器具有较低的温度漂移，有助于减轻插入损耗并产生良好的产品热效应。

实现不同通信标准的电路也会相互干扰，导致用户的连接问题。例如，蓝牙、Zigbee和Z-Wave是针对中短距离覆盖范围的通信方案;Wi-Fi、3G/4G LTE和5G是在更高功率水平、短距离和远距离下运行的标准。随着受限的无线通信卸载数据以不断扩大容量，未授权(特别是在物联网领域)网络正变得越来越重要。挑战在于如何让所有这些许可和未许可的频段以及多种协议互不干扰地相互工作。

干扰可能发生在设备内部或设备之间，包括无线载波信号之间或实现不同无线标准的电路之间。最常见的干扰场景是蓝牙和LTE与Wi-Fi，因为这些技术是如此广泛。

还有一种可能是系统的多个天线架构会相互干扰。结果，受影响天线之间的耦合(天线隔离)受到影响。外部发射(Tx)信号增加了受影响接收机的噪声功率，从而降低了信噪比。接收器(Rx)灵敏度下降，这导致工程师所说的“脱敏”。

脱敏是由外部噪声源引起的接收机灵敏度的退化。它会导致无线连接中断。脱敏并不是一个新问题——早期的收音机在其他部件激活时就会遇到接收器脱敏的问题——但现在这对无线技术来说尤其麻烦，包括智能手机、Wi-Fi路由器、蓝牙扬声器和其他设备。

脱敏主要有三种情况。首先，两个无线电系统占用边界频率，发生载波泄漏。第二，一个发射机的谐波落在另一个系统使用的载频上。最后，两个无线电系统共享相同的频率。

一些LTE频段(40,7和41频段)接近Wi-Fi频段。在2.4 ghz频段的高端和低端都很有可能泄漏到相邻的Wi-Fi无线电频段。如果没有适当的系统设计，蜂窝和Wi-Fi通道1和13会相互干扰传输和接收能力。

蓝牙和Wi-Fi使用不同的协议以不同的方式传输，但它们在相同的频率范围内工作。因此，当Wi-Fi在2.4 GHz频段运行时，Wi-Fi和蓝牙传输可能会相互干扰。由于蓝牙和Wi-Fi无线电通常在同一物理区域(例如在接入点内)工作，这两种标准之间的干扰会降低两种无线接口的性能和可靠性。

带边和Wi-Fi共存

政府试图帮助消费者的一种方式是规范电子设备的排放和光谱，并要求消费品进行合规测试。例如，在美国，联邦通信委员会(FCC)要求大多数射频设备进行测试，以证明符合其规则。该机构通过要求在Wi-Fi的较低和较高频率上设置陡峭的边缘来执行严格的频段边缘，以帮助与邻近频谱共存。

Wi-Fi接入点有两种方法来满足FCC的要求:降低Wi-Fi通道1和11的功率水平，因为它们处于Wi-Fi频谱的边缘;使用带边非常陡峭的滤镜。

高q BAW带通滤波器提供了帮助Wi-Fi前端设计人员克服干扰挑战的功能，包括极陡的裙摆，同时在Wi-Fi频段表现出低损耗，在频段边缘和相邻LTE/TD-LTE频段表现出高拒接。这些滤波器在物理上也很小，可以解析同一设备内或彼此附近共存的Wi-Fi和LTE信号。

BAW滤波器具有良好的功率处理能力，可用于高性能、大功率接入点和小型蜂窝基站。这些滤波器解决了MU-MIMO系统严格的热挑战，而不影响谐波符合性和排放性能。这种质量对于实现整个分配频谱的可靠覆盖至关重要。

更仔细地观察高q BAW滤波器对带边的影响的三种方式是有用的。

首先，在Wi - Fi频率下，BAW器件比SAW器件具有更低的插入损耗、更陡的带边和更好的温度稳定性。在Wi-Fi等标准中使用的较高带宽下，声表面波设备可能会遭受超过BAW的插入损失，因为声能辐射到大部分声表面波衬底中。随着频率的升高，高q BAW是滤波器设计的一个很好的选择，因为它不会受到这种大量辐射损失的影响。此外，BAW在带边保持陡峭的裙摆;SAW在这些更高的频率下无法达到这种性能。

其次，BAW滤波可以帮助工程师在干扰波段之间提供无缝过渡。带边响应有滤波器比没有滤波器更好。BAW滤波器允许设计人员推动RF前端输出功率的限制，同时满足功率谱密度的监管要求。这意味着带边BAW滤波可以让运营商和制造商通过使用未经滤波可能会丢失的频谱来提供高速数据和更大的带宽。

第三，高q BAW带边滤波器可以将通道1和通道11的范围扩大两到三倍。Wi-Fi设计人员通常必须将整个单元功率设置为所有通道的最低带边兼容功率。因此，以FCC为例，如果通道1的兼容功率为+15 dBm，但通道6可以实现+23 dBm，设计师将整个功率控制方案设置为+15 dBm。带边滤波的使用允许设计人员将功率方案设置为更高的功率，从而可以使用更少的射频链。

不使用带边滤波的CPE开发人员很难满足FCC对Wi-Fi频段1和11的要求。相比之下，使用高q BAW带边滤波器允许CPE设计人员在所有通道(1 - 11)中保持相同的功率水平。

为了描绘这幅图景，请考虑使用带边滤波器和不使用带边滤波器时用户体验的差异。

没有带边滤波器:假设你在一个有几个人使用Wi-Fi和移动电话的房子里。你在Wi-Fi上使用5频道，流媒体足球比赛，没有缓冲或中断。但随后新的移动用户到来，开始消耗你的第5频道Wi-Fi空间。CPE单元调整并将您弹到频道1，以便在频道5上释放更多空间。如果Wi-Fi设备缺乏带边滤波器，则Wi-Fi强度和流媒体会降低到缓冲发生的程度。为什么?因为为了满足FCC的要求，CPE单元必须在信道1中关闭电源，这样它就不会干扰相邻的蜂窝频段。

带边滤波器:如果CPE单元设计带边滤波器，通道1和11将不会受到影响，功率水平将不需要后退。流媒体足球游戏没有任何缓冲。

总而言之，在Wi-Fi发展中，系统容量以及热管理和避免干扰是一个越来越重要的标准。与标准声表面波滤波器相比，BAW滤波器天生对温度变化不那么敏感，在较高频率水平下，它们通常具有更小的插入损失，从而提供更好的性能。BAW滤波器还可以克服干扰挑战，主要是因为其极陡的裙摆在Wi-Fi频段表现出低损耗，在带边和相邻LTE/TD-LTE频段表现出高拒接。
参考文献
Qorvo BAW滤波器