【導讀】麵對複雜的係統設計挑戰
，工程師們一直在努力尋求最簡單的解決方案。不妨看看 U-NII 1-8
、5 和 6 GHz 解決方案。在本文中，我們將回顧一流的 bandBoost™ 濾lv波bo器qi如ru何he提ti高gao係xi統tong設she計ji容rong量liang和he吞tun吐tu量liang，為wei工gong程cheng師shi提ti供gong簡jian單dan靈ling活huo的de解jie決jue方fang案an，以yi實shi現xian複fu雜za設she計ji，同tong時shi幫bang助zhu滿man足zu嚴yan苛ke的de最zui終zhong產chan品pin合he規gui性xing要yao求qiu。

當今 Wi-Fi 發展概述

近年來，Wi-Fi 的使用率呈指數級增長。最近，由於 2020 年疫情的推動，居家工作、學校要求
、遊戲發展進步以及 5G 發展使 Wi-Fi 使用率飆升到了難以想象的水平。據 Statista 稱
，與 2019 年同期相比，2020 年 3 月第 1 周居家數據使用率增加了 18%，其中日均數據利用率超過 16.6 GB。

隨著使用率的提高，人們也日益期待能夠隨顯示隨著無線技術的不斷進步，無線時隨地（如家裏
、外麵和工作場所）使用 Wi-Fi。滿足這些期望需要使用更多的無線回程設備在互聯網和子網之間傳輸數據。它還需要利用現有技術的進步來滿足容量、範圍、信號可靠性以及無線服務提供商提供的新應用數量不斷增長的需求。圖 1 應用（從電子郵件到視頻會議、智能家居功能、遊戲和虛擬現實）呈指數級增長。

深入了解：

   ○ 請閱讀 Qorvo 的白皮書
，其中詳細介紹了 Wi-Fi 在過去 20 年來的發展曆程。

   ○ 了解有關我們行業領先的 BAW 濾波器解決方案的更多信息。

圖 1：Wi-Fi 的發展

802.11 標準現已發展至 Wi-Fi 6 和 Wi-Fi 6E，同時提供 5 GHz 以上至 6 GHz 頻段範圍（最高可達 7125 GHz）的服務，如圖 2 所示。這種更高的頻率範圍增加了我們的安全係統和流媒體的視頻容量。

圖 2：三頻段 Wi-Fi 頻段

然(ran)而(er)

，在(zai)更(geng)高(gao)頻(pin)率(lv)範(fan)圍(wei)內(nei)工(gong)作(zuo)可(ke)能(neng)會(hui)帶(dai)來(lai)更(geng)多(duo)的(de)挑(tiao)戰(zhan)，如(ru)更(geng)多(duo)的(de)信(xin)號(hao)衰(shuai)減(jian)和(he)熱(re)量(liang)增(zeng)加(jia)，特(te)別(bie)是(shi)試(shi)圖(tu)滿(man)足(zu)小(xiao)巧(qiao)外(wai)形(xing)要(yao)求(qiu)時(shi)。為(wei)直(zhi)麵(mian)這(zhe)些(xie)挑(tiao)戰(zhan)，射(she)頻(pin)前(qian)端(duan) (RFFE) 工程師需將現有技術提升至全新水平。其中一個進步就是 BAW 濾波技術，該技術如今開始在 Wi-Fi 係統設計中廣泛使用。

如下圖 3 所示
，Qorvo 有三種 BAW 濾波器型號，它們可以提高 Wi-Fi 的整體性能
，最大限度地提高網絡容量
，擴大 RF 範圍
，並減少許多同時運行的不同家用無線電之間的幹擾。

圖 3：bandBoost、edgeBoost 和 coexBoost 濾波器技術性能

5 GHz 和 6 GHz bandBoost 濾波器

在之前名為《Wi-Fi 三頻段係統的重要組成部分 - 5.2 GHz RF 濾波器》的博文中，我們探討了如何利用 bandBoost 濾波器（如 Qorvo QPQ1903 和 QPQ1904 來降低設計複雜性和實現共存。我們還探索了這些 bandBoost 濾波器如何實現較高隔離度，從而在天線設計中減少該功能
，以降低天線成本。因此
，RFFE 隔離參數不再完全依賴於天線。這可將天線和屏蔽的成本降低高達 20%。

這些 bandBoost BAW 濾波器在區分 U-NII-2A 頻段和 U-NII-2C 頻段方麵可發揮關鍵作用，兩個頻段之間隻有 120 MHz 的帶隙
，如圖 4 所示。利用這些濾波器，我們能夠以最高吞吐量和容量使 Wi-Fi 覆蓋家庭的每個角落。通過在 Wi-Fi 係統設計中使用這種解決方案，最終用戶的容量增加了 4 倍。

無牌國家信息基礎設施 (U-NII)

由美國聯邦通信委員會定義的 U-NII 無線電頻段是 WLAN 設備和許多無線 ISP 使用的無線電頻譜的一部分。

截止 2021 年 3 月，U-NII 包含 8 個頻段範圍。U-NII 1 至 4 適用於 5 GHz WLAN（802.11a 及更高標準）
，而 U-NII 5 至 8 適用於 6 GHz WLAN (802.11ax)。U-NII 2 可進一步分為三個部分：A、B 和 C。

圖 4：5 GHz 和 6 GHz bandBoost 濾波器和 U-NII 1-4 頻段

這些濾波器比市場上 Wi-Fi 應用中使用的傳統濾波器明顯更小
，從而可實現更緊湊的三頻帶無線電解決方案。它們還具有卓越的隔離性能，使設計人員可實現超過 80 dBm 的係統隔離性能。這有助於工程師滿足苛刻的 Wi-Fi 6 和 6E 要求。

圖 5：使用 QPQ1903 和 QPQ1904 bandBoost 濾波器的好處

在 6 GHz 範圍內增加多輸入
、多輸出 (MIMO) 和更高頻率會增加係統溫度。隨著散熱要求的增加，必須使用可靠的 RFFE 組件。業內許多製造商的部件額定工作溫度範圍為 60℃ 至 80℃
，但根據該頻率範圍內產生的係統溫度
，工作溫度通常會更高。為解決這些設計挑戰，我們在提高 BAW 溫度性能方麵耗費了大量時間。由於產品設計基於 Wi-Fi 5、6/6E 和即將到來的 Wi-Fi 7 進行
，因此開發工作更具挑戰性
，且隨著 BAW 打開了汽車領域等新市場，對更高溫度性能的需求已成為當務之急。

Qorvo BAW 技術工程師已設計出最高工作溫度超過 85℃（最高可達 +95℃）dechuangxinxingshebei。zheduichanpinshejirenyuanhezhongduanchanpinkehudoufeichangyouyi。rujin，zhongduanchanpinbuzaixuyaodaxingsanreqi，yincikedazaochugengshishangdeshebei。tongshi，gongchengshikeyigengqingsongdimanzuxitongsanreyaoqiu
，congerjianshaoleshejishijian。lingyigeyureliangxiangguandejinbujiushi

，bandBoost BAW 產品可在 +95℃ 下工作，同時仍滿足 0.5 至 1 dBm 的插入損耗要求。

插入損耗的降低可將 Wi-Fi 範圍和接收質量提高 22%。由於改善了 RFFE 低噪聲放大器 (LNA) 的射頻信號
，更低的插入損耗意味著更高的散熱性能。下圖 6 顯示了 QPQ1903 和 QPQ1904 edgeBoost™ BAW 濾波器的功能和優勢。

圖 6：QPQ1903 和 QPQ1904 的功能和優勢

這些濾波器不僅可以為 LNA 帶來好處，而且它們外形小巧、性能良好，可以安裝在包含 LNA

、開關
、PA 和濾波器的微型集成式 Wi-Fi 模塊封裝內。這可明顯改變終端產品的係統布局

，簡化產品設計，並有助於縮短產品的上市時間。工程師們不再需要在其 PC 電路板上匹配和插入單獨的無源和有源組件，如今他們可以在複雜的集成模塊（稱為集成前端模塊 (iFEM)）中完成所有操作，從而創建一個可輕鬆安裝在設計中的即插即用解決方案。

QPF7219 2.4 GHz iFEM 就是一個經典範例，如圖 7 中所示。Qorvo 不僅提供了分立式 edgeBoost BAW 濾波器解決方案
，以增加所有 Wi-Fi 通道的輸出和容量，還將該濾波器納入了我們的 iFEM (QPF7219) 中zhong，為wei客ke戶hu提ti供gong具ju有you相xiang同tong容rong量liang和he範fan圍wei性xing能neng的de引yin腳jiao兼jian容rong型xing直zhi接jie替ti代dai器qi件jian。這zhe為wei客ke戶hu提ti供gong了le設she計ji靈ling活huo性xing
，可ke節jie省sheng設she計ji中zhong的de電dian路lu板ban空kong間jian，並bing且qie是shi市shi場chang上shang同tong類lei產chan品pin中zhong的de首shou款kuan器qi件jian。

圖 7：edgeBoost 用作 iFEM 的內部分立式組件

對於 Wi-Fi 工程師來說，更小巧、gengshishangdechanpinshejitongchangshishouyaokaolvyinsu。danyaoshixianzheyimubiao，zujianshejirenyuanxuyaozaixuduoshejilingyukaifagengxiaoqiaodechanpin，erbujinjinshiyilianggelingyu。congsanpinduan Wi-Fi 芯片組的角度來看
，Qorvo 已經正麵解決了這個問題。Qorvo 提供了一組完整的 iFEM 替代產品，以滿足產品中許多信號傳輸和接收線路的需求。這使得 Wi-Fi 設計製造商能夠在三頻段終端產品設計中管理所有 UNII 和 2.4 GHz 頻段。

圖 8：2.4 GHz 和 5 GHz Wi-Fi 6 與物聯網三頻段前端解決方案

這個新的設計解決方案在 iFEM 內部采用了濾波器，相當於縮小了 PC 電路板，減少了屏蔽，如下圖 9 所示。屏蔽匹配和 PC 電路板空間的成本非常高，更不用說提供這些材料所需的額外時間了。通過將所有 RFFE 材料置於一個模塊中，係統設計人員可節省成本，加快設計速度，並縮短其產品上市時間。

圖 9：在 iFE 中使用濾波器技術可消除屏蔽問題
，並縮小 RFFE 的整體尺寸

由於 Wi-Fi 係xi統tong設she計ji人ren員yuan不bu斷duan受shou到dao新xin規gui範fan要yao求qiu的de挑tiao戰zhan
，他ta們men需xu要yao更geng新xin或huo增zeng強qiang的de技ji術shu來lai滿man足zu需xu求qiu。通tong過guo與yu客ke戶hu合he作zuo，我wo們men可ke提ti供gong一yi流liu解jie決jue方fang案an，以yi解jie決jue其qi終zhong端duan客ke戶hu所suo麵mian臨lin的de散san熱re、性能、尺寸、幹擾、容量、吞吐量和範圍等棘手問題。利用這些解決方案
，我們的客戶能夠改進其設計
，以滿足當今和未來的 Wi-Fi 發展需求。

1. 居家數據使用率增加了 18%

https://www.statista.com/statistics/1106821/covid-19-change-in-in-home-data-usage-in-us-2020/

2. 日均數據利用率超過16.6 GB

https://www.statista.com/statistics/1106863/covid-19-daily-in-home-data-usage-change-us-2020/

3. 《Wi-Fi 三頻段係統的重要組成部分 - 5.2 GHz RF 濾波器》

https://www.qorvo.com/design-hub/blog/wifi-5-point-2-ghz-rf-filters

4. QPQ1903

https://www.qorvo.com/products/p/QPQ1903

5. QPQ1904

https://www.qorvo.com/products/p/QPQ1904

6. QPF7219 2.4 GHz iFEM 

https://www.qorvo.com/products/p/QPF7219

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