本博客文章是 Wi-Fi 前端設(shè)計(jì)難題系列（兩部分）的第二部分，第一部分探討了相關(guān)的熱量問(wèn)題。.

設(shè)計(jì) Wi-Fi 接入點(diǎn)時(shí)，很多方法均可解決干擾問(wèn)題，但是高品質(zhì)帶緣濾波器這種方法可以充分利用現(xiàn)有的每一段頻譜。

本博客文章是 Wi-Fi 前端設(shè)計(jì)難題系列（兩部分）的第二部分，第一部分探討了相關(guān)的熱量問(wèn)題。

家中 Wi-Fi 出現(xiàn)信號(hào)干擾，消費(fèi)者有很多辦法可以解決這個(gè)問(wèn)題，例如移動(dòng)路由器的位置，重新連接 Wi-Fi 網(wǎng)絡(luò)，重啟調(diào)制解調(diào)器，一籌莫展的時(shí)候還可以聯(lián)系服務(wù)供應(yīng)商。可是，作為一名 RF 工程師，你可以怎樣設(shè)計(jì) Wi-Fi 接入點(diǎn)，從而在源頭解決最嚴(yán)重的干擾問(wèn)題呢？

本篇博文將重點(diǎn)探討影響 Wi-Fi 干擾的以下幾個(gè)因素：

需要同時(shí)支持多種無(wú)線標(biāo)準(zhǔn)

干擾類型各不相同

帶緣的重要作用r

高性能帶緣共存濾波器的重要意義

一個(gè)接入點(diǎn)，多種無(wú)線技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)

開(kāi)發(fā) Wi-Fi 接入點(diǎn)時(shí)，設(shè)計(jì)人員必須考慮多種無(wú)線技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)：

中距和短距標(biāo)準(zhǔn)，例如Bluetooth、Zigbee和Z-Wave

功率較高的近距和遠(yuǎn)距標(biāo)準(zhǔn)，例如Wi-Fi、3G/4G LTE和5G

其中很多標(biāo)準(zhǔn)有可能會(huì)互相干擾，導(dǎo)致用戶的連接出現(xiàn)問(wèn)題。

另外，未許可頻譜也會(huì)造成干擾。由于無(wú)線通信為了分流數(shù)據(jù)擴(kuò)大容量，許可網(wǎng)絡(luò)和未許可網(wǎng)絡(luò)的重要作用都在與日俱增。除此之外，全新的物聯(lián)網(wǎng)(IoT)領(lǐng)域也在大量利用未許可頻譜。

如何確保許可頻帶、未許可頻帶以及多種協(xié)議和睦共存，不會(huì)互相干擾？這是我們需要考慮的問(wèn)題。

干擾類型各不相同：從設(shè)備內(nèi)部干擾到 LTE 和藍(lán)牙的干擾

設(shè)備內(nèi)部和設(shè)備之間都可能出現(xiàn)干擾，例如無(wú)線載波的信號(hào)可以互相干擾，兩種無(wú)線標(biāo)準(zhǔn)也可以互相干擾。藍(lán)牙、LTE 和 Wi-Fi 這三種技術(shù)應(yīng)用非常廣泛，所以藍(lán)牙和 LTE 對(duì) Wi-Fi 的干擾也最為常見(jiàn)。我們來(lái)詳細(xì)探討一下這幾類干擾：

設(shè)備內(nèi)部干擾：系統(tǒng)的多個(gè)天線架構(gòu)有可能互相產(chǎn)生干擾，從而削弱受擾天線之間的耦合效果（天線隔離度）。其他天線的傳輸 (Tx) 信號(hào)會(huì)增大受擾接收器的噪聲功率，對(duì)信噪比產(chǎn)生負(fù)面影響。接收器 (Rx) 敏感度降低，從而造成工程設(shè)計(jì)人員所說(shuō)的“減敏”。

減敏，即接收器受到外部噪源影響，靈敏度降低。這種現(xiàn)象可以導(dǎo)致無(wú)線連接丟失或中斷。這種問(wèn)題并非現(xiàn)代才出現(xiàn)，早期無(wú)線電設(shè)備也時(shí)常遇到這個(gè)問(wèn)題——其他組件啟動(dòng)之后，接收器的敏感度便會(huì)受到影響。然而，由于目前無(wú)線技術(shù)已廣泛應(yīng)用于智能手機(jī)、Wi-Fi 路由器、藍(lán)牙揚(yáng)聲器等設(shè)備，這種問(wèn)題如果不能妥善處理，便會(huì)產(chǎn)生更大的負(fù)面影響。

“減敏”主要出現(xiàn)在以下三種情況：

兩個(gè)無(wú)線電系統(tǒng)占用相鄰頻率，并且發(fā)生載波泄漏。

一個(gè)發(fā)射器的諧波落入另一個(gè)系統(tǒng)的載波頻率范圍。

兩個(gè)無(wú)線電系統(tǒng)共用同一頻率范圍。

LTE和Wi-Fi：下圖中，頻段 40、頻段 7 和頻段 41 這三個(gè) LTE 頻段非常接近 Wi-Fi 頻段的信道。2.4 Ghz Wi-Fi 無(wú)線電頻段高低兩端都非常有可能泄入相鄰頻段的載波。如果系統(tǒng)設(shè)計(jì)不當(dāng)，蜂窩信道 1 和 Wi-Fi 信道 11 便可能互相干擾彼此的收發(fā)容量。

藍(lán)牙和Wi-Fi：藍(lán)牙和 Wi-Fi 發(fā)射信號(hào)的方式不同，采用不同的協(xié)議，但是工作頻率范圍相同（如下圖所示）。因此，如果 Wi-Fi 在 2.4Ghz 頻段工作，Wi-Fi 和藍(lán)牙便會(huì)影響對(duì)方發(fā)射信號(hào)。由于藍(lán)牙和 Wi-Fi 的無(wú)線電設(shè)備時(shí)常在同一實(shí)體區(qū)域工作，例如位于同一接入點(diǎn)內(nèi)，兩種標(biāo)準(zhǔn)互相干擾，有可能影響雙方無(wú)線接口的性能和可靠性。

帶緣在 Wi-Fi 共存方面的重要作用

美國(guó)政府已經(jīng)采取多種方法幫助消費(fèi)者解決相關(guān)問(wèn)題，其中一種方法是出臺(tái)法規(guī)，規(guī)范多種電子設(shè)備的輻射和頻譜，要求消費(fèi)類產(chǎn)品必須經(jīng)過(guò)合規(guī)檢測(cè)。

美國(guó)聯(lián)邦通信委員會(huì) (FCC) 要求多數(shù)RF設(shè)備均須經(jīng)過(guò)檢測(cè)，證明產(chǎn)品符合 FCC 的要求。他們規(guī)定設(shè)備在較低和較高的 Wi-Fi 頻率范圍內(nèi)應(yīng)具有陡峭的裙邊，以此實(shí)施嚴(yán)格的帶緣要求，從而保障相鄰頻譜共存。

Wi-Fi 接入點(diǎn)可以通過(guò)兩種方式達(dá)到 FCC 的要求：

Wi-Fi 接入點(diǎn)可以通過(guò)兩種方式達(dá)到 FCC 的要求：

采用帶緣非常陡峭的濾波器。

解決干擾問(wèn)題的設(shè)計(jì)技巧：采用高品質(zhì)的 BAW 濾波器

我們采用高性能共存帶緣濾波器，Wi-Fi 發(fā)射器可以在接近 FCC 高低帶緣的范圍工作。

高品質(zhì)體聲波帶通濾波器已經(jīng)成功為眾多客戶所采用，展現(xiàn)了以下諸多長(zhǎng)處：

裙邊極陡，可在Wi-Fi 頻段實(shí)現(xiàn)低損耗，在帶緣和相鄰 LTE / TD-LTE 頻段實(shí)現(xiàn)高抑制性能

尺寸大幅縮小，有助于設(shè)計(jì)人員打造更加小巧、更有吸引力的家用或辦公室用終端用戶器件

可實(shí)現(xiàn)同一器件或臨近器件Wi-Fi和LTE信號(hào)共存

獨(dú)特的功率處理能力，可在高性能高功率接入點(diǎn)和小基站中使用

這些濾波器能夠解決多用戶多輸入/多輸出 (MU-MIMO) 系統(tǒng)遇到的溫度難題，同時(shí)不會(huì)影響諧波合規(guī)和輻射性能。如果希望充分覆蓋整個(gè)分配頻譜，這一點(diǎn)至關(guān)重要。

可是，高品質(zhì) BAW 濾波器在 FCC 規(guī)定帶緣方面的表現(xiàn)為何如此出色？

#1: 相對(duì)于在 Wi?Fi 頻率范圍內(nèi)的 SAW 技術(shù)而言，BAW 器件插入損耗更低，帶緣更陡，溫度更加穩(wěn)定

接入 Wi-Fi 等帶寬更大的網(wǎng)絡(luò)之后，由于聲能輻射進(jìn)入基板體，表面聲波 (SAW) 器件的插入損耗將會(huì)提高。在下圖中，我們可以看到隨著頻率的升高（右移），高品質(zhì) BAW 的體輻射損耗更小，因此是多路復(fù)用器濾波器設(shè)計(jì)的最佳選擇。此外，BAW 還能保證 FCC 要求的陡峭帶緣，SAW 在此類高頻范圍無(wú)法達(dá)到這一性能要求。

BAW 也比其他技術(shù)具有更好的溫度穩(wěn)定性，這在 FCC 認(rèn)證測(cè)試中具有優(yōu)勢(shì)。多數(shù) Wi-Fi 設(shè)計(jì)均以室溫為基準(zhǔn) (20-25℃)，但系統(tǒng)實(shí)際的運(yùn)行溫度可能達(dá)到 60-80℃。溫度升高，插入損耗便會(huì)增加，如果事先未考慮到這一點(diǎn)，產(chǎn)品認(rèn)證期間便可能出現(xiàn)問(wèn)題。采用 BAW 技術(shù)可以減少插入損耗，提高認(rèn)證測(cè)試的通過(guò)率。

BAW 相對(duì)于 SAW 的更多優(yōu)勢(shì)請(qǐng)見(jiàn)我們免費(fèi)的電子書(shū)《RF Filter Technologies ForDummies?》（卷一）。

#2: BAW 濾波可以幫助工程設(shè)計(jì)人員實(shí)現(xiàn)干擾頻段無(wú)縫過(guò)渡

下圖中，使用濾波器之后，帶緣響應(yīng)優(yōu)于使用之前。設(shè)計(jì)人員利用這種技術(shù)可以突破 RF 前端輸出功率的極限，同時(shí)不會(huì)違反 FCC 對(duì)于功率頻譜密度的規(guī)定。沒(méi)有采用濾波技術(shù)的情況下，一些頻譜可能無(wú)法使用，運(yùn)營(yíng)商和制造商利用帶緣 BAW 濾波技術(shù)之后，即可充分利用這些頻譜，從而提高數(shù)據(jù)傳輸速度，加大帶寬。

#3: 高品質(zhì) BAW 帶緣濾波器可以將信道 1 和信道 11 的范圍擴(kuò)大兩到三倍。

Wi-Fi 設(shè)計(jì)人員設(shè)置信道功率時(shí)，通常必須把符合帶緣監(jiān)管要求的最低功率設(shè)為整個(gè)設(shè)備所有信道的功率。例如，信道 1 符合監(jiān)管要求的功率為 15dBm，雖然信道 6 可以達(dá)到 23dBm，設(shè)計(jì)人員還是會(huì)將控制方案的整體功率設(shè)為 15dBm。設(shè)計(jì)人員如果使用帶緣濾波，可以大幅提高控制方案的整體功率，從而減少所需的 RF 鏈路。

除此之外，BAW 帶緣濾波器的發(fā)射功率可以達(dá)到 28dBm，使得系統(tǒng)性能增強(qiáng)幅度超過(guò) 15%，5G 多用戶 MIMO 的同信道干擾也會(huì)減少。

CPE 開(kāi)發(fā)人員如果不采用帶緣濾波，Wi-Fi 頻段的信道 1 和信道 11 便難以遵守 FCC 的規(guī)定；而采用高品質(zhì) BAW 帶緣濾波器之后，CPE 設(shè)計(jì)人員即可將所有信道（1 到 11）的功率均保持在較高水平。

為了具體地了解帶緣濾波器的作用，我們看一下用戶體驗(yàn)在采用帶緣濾波器前后的差異：

采用濾波器之前：假設(shè)你所在的房間內(nèi)有多人使用 Wi-Fi 和手機(jī)，你正在使用信道 5 的 Wi-Fi 觀看足球比賽直播，沒(méi)有緩沖也沒(méi)有中斷。可這時(shí)，房間進(jìn)入一個(gè)手機(jī)用戶，開(kāi)始占用你的 Wi-Fi 在信道 5 的空間。CPE 設(shè)備經(jīng)過(guò)調(diào)整之后，將你轉(zhuǎn)移至信道 1，以便釋放信道 5 的空間。如果 Wi-Fi 設(shè)備沒(méi)有帶緣濾波器（如左側(cè)的塊狀圖所示），Wi-Fi 的信號(hào)強(qiáng)度和直播質(zhì)量將會(huì)出現(xiàn)下降，導(dǎo)致程序出現(xiàn)緩沖。這是什么原因？因?yàn)?CPE 設(shè)備為了遵守 FCC 的規(guī)定，必須降低信道 1 的功率，以免干擾相鄰的蜂窩頻段。

采用濾波器之后：如果 CPE 設(shè)備具備帶緣濾波器（如右側(cè)塊狀圖所示），信道 1 和信道 11 便不會(huì)受到影響，也不需要降低功率，你可以繼續(xù)流暢觀看足球比賽直播。

深入了解：Qorvo 的 Wi-Fi 解決方案能夠協(xié)助解決信號(hào)干擾的原理

我們已經(jīng)進(jìn)入了一個(gè)互聯(lián)的時(shí)代，設(shè)備和無(wú)線標(biāo)準(zhǔn)越來(lái)越多，共存和干擾的問(wèn)題必然也將持續(xù)存在。采用高品質(zhì) BAW 濾波器的 Wi-Fi 設(shè)計(jì)可以增強(qiáng) Wi-Fi 接入點(diǎn)的性能，從而充分利用現(xiàn)有的每一段頻譜。

欲了解更多相關(guān)信息，請(qǐng)觀看這段由Mouser Electronics和 Qorvo 提供的圖示演講視頻(37:56)，了解 Qorvo 技術(shù)如何幫助您的 Wi-Fi 產(chǎn)品克服這些共存難題和帶緣難題。

有沒(méi)有看過(guò) Wi-Fi 連接性系列的第一部分？了解一下 Wi-Fi 接入點(diǎn)克服溫度難題的幾大技巧。

審核編輯黃昊宇