Questo post del blog è la seconda parte della serie di puzzle di progettazione front-end Wi-Fi (in due parti). La prima parte tratta dei problemi termici correlati.
C'è un'interferenza del segnale nel Wi-Fi della casa: ci sono molti modi in cui i consumatori possono risolvere questo problema, come la posizione di un router mobile, ricollegarsi a una rete Wi-Fi, riavviare il modem e contattare il fornitore di servizi quando si è in difficoltà. Ingegneri, come è possibile progettare punti di accesso Wi-Fi per risolvere i problemi di interferenza più gravi all'origine?
Questo post sul blog si concentrerà sui seguenti fattori che influenzano le interferenze Wi-Fi: • La necessità di supportare più standard wireless contemporaneamente • I tipi di interferenze sono diversi • Il ruolo importante del margine • L'importanza dei filtri di coesistenza edge-edge ad alte prestazioni
Un punto di accesso, più standard tecnologici wireless
Nello sviluppo di punti di accesso Wi-Fi, i progettisti devono prendere in considerazione una varietà di standard di tecnologia wireless: • Standard a corto raggio e standard come Bluetooth, Zigbee e Z-Wave • Standard ad alta potenza vicini e lontani come Wi- Fi, 3G / 4G LTE e 5G Molti di questi standard possono interferire tra loro, causando problemi con la connessione dell'utente.
Inoltre, lo spettro senza licenza può anche causare interferenze.Come comunicazione wireless espande la capacità al fine di deviare i dati, il ruolo importante delle reti con licenza e reti senza licenza è in aumento giorno dopo giorno.Inoltre, il nuovo campo Internet of Things (IoT) è anche fortemente utilizzato. Spettro concesso in licenza.
Come garantire che la banda di frequenza con licenza, la banda di frequenza senza licenza e più protocolli coesistano senza interferenze reciproche? Questo è un problema che dobbiamo considerare.
Diversi tipi di interferenze: interferenze dal dispositivo alle interferenze di LTE e Bluetooth
Possono verificarsi interferenze tra il dispositivo e il dispositivo, ad esempio i segnali del vettore wireless possono interferire tra loro e i due standard wireless possono anche interferire tra loro. Bluetooth, LTE e Wi-Fi sono ampiamente utilizzati in queste tre tecnologie, quindi Bluetooth e LTE sono L'interferenza è anche la più comune. Esaminiamo queste interferenze in dettaglio:
Interferenze all'interno dell'apparecchiatura
Diverse architetture di antenna del sistema possono interferire l'una con l'altra, indebolendo così l'effetto di accoppiamento tra le antenne vittima (isolamento dell'antenna) .I segnali di trasmissione (Tx) di altre antenne aumentano la potenza del rumore del ricevitore vittima e il rumore del segnale Il rapporto negativo ha un effetto negativo: la sensibilità del ricevitore (Rx) diminuisce, il che fa sì che il progettista di ingegneria dica "desensibilizzazione".
La desensibilizzazione, cioè il ricevitore è influenzato da una fonte di rumore esterna, la sensibilità è ridotta.Questo fenomeno può portare alla perdita o all'interruzione della connessione wireless.Questo problema non è moderno, le prime apparecchiature radio spesso hanno riscontrato questo problema - dopo l'avvio di altri componenti, La sensibilità del ricevitore sarà influenzata, tuttavia, poiché la tecnologia wireless è stata ampiamente utilizzata in smartphone, router Wi-Fi, altoparlanti Bluetooth e altri dispositivi, se questo problema non può essere gestito correttamente, avrà un impatto negativo maggiore.
La "desensibilizzazione" si verifica principalmente nei seguenti tre casi: • Due sistemi radio occupano frequenze adiacenti e si verifica una perdita di portante • Le armoniche di un trasmettitore rientrano nella gamma di frequenza portante dell'altro sistema. • I due sistemi radio condividono La stessa gamma di frequenze.
LTE e Wi-Fi
Nella figura seguente, le tre bande LTE in Band 40, Band 7 e Band 41 sono molto vicine ai canali nella banda Wi-Fi.La banda radio Wi-Fi 2.4 Ghz è molto probabile che si disperda nella banda adiacente ad entrambe le estremità. Il canale 1 cellulare e il canale Wi-Fi 11, progettati in modo inadeguato, possono interferire con la capacità di invio e ricezione dell'altro.
Bluetooth e Wi-Fi
Bluetooth e Wi-Fi trasmettono segnali in modi diversi usando protocolli diversi, ma la gamma di frequenza operativa è la stessa (come mostrato nella figura seguente) Pertanto, se il Wi-Fi funziona nella banda a 2,4 Ghz, Wi-Fi e Bluetooth influenzeranno la trasmissione dell'altra parte. Segnali Poiché le radio Bluetooth e Wi-Fi funzionano spesso nella stessa area fisica, ad esempio nello stesso punto di accesso, i due standard interferiscono tra loro e possono influire sulle prestazioni e sull'affidabilità di entrambe le interfacce wireless.
Portare l'attenzione sull'importante ruolo della coesistenza Wi-Fi
Il governo degli Stati Uniti ha adottato una varietà di approcci per aiutare i consumatori a risolvere i problemi correlati, uno dei quali è quello di introdurre regolamenti per regolare la radiazione e lo spettro di vari dispositivi elettronici.
La Federal Communications Commission (FCC) degli Stati Uniti richiede che la maggior parte delle apparecchiature RF venga testata per dimostrare che il prodotto soddisfa i requisiti FCC e specifica che l'attrezzatura deve avere gonne ripide nella gamma di frequenze Wi-Fi inferiore e superiore al fine di far rispettare Requisiti di banding per garantire la coesistenza dello spettro adiacente.
I punti di accesso Wi-Fi possono soddisfare i requisiti FCC in due modi: 1. Ridurre i livelli di potenza dei canali Wi-Fi 1 e 11, perché entrambi si trovano ai margini dello spettro Wi-Fi 2. L'uso dei bordi della banda è molto ripido filtro.
Suggerimenti di progettazione per la risoluzione dei problemi di interferenza: utilizzo di filtri BAW di alta qualità
Utilizziamo filtri a banda di coesistenza ad alte prestazioni, i trasmettitori Wi-Fi possono lavorare vicino ai bordi FCC alti e bassi.
I filtri passa-banda BAW di alta qualità sono stati adottati con successo da molti clienti e dimostrano i seguenti vantaggi: • Le gonne sono estremamente ripide e possono raggiungere una bassa perdita nella banda Wi-Fi, nel bordo banda e nelle bande LTE / TD-LTE adiacenti Raggiungimento delle prestazioni di soppressione elevata • Dimensioni notevolmente ridotte per aiutare i progettisti a creare dispositivi ancora più piccoli e attraenti per l'utente finale per uso domestico o d'ufficio • Abilitare la coesistenza di segnali Wi-Fi e LTE sullo stesso dispositivo o dispositivi adiacenti • Manipolazione di potenza unica Capacità di utilizzo in access point ad alte prestazioni e piccole stazioni di base ad alte prestazioni
Questi filtri sono in grado di risolvere i problemi di temperatura riscontrati nei sistemi multi-utente a ingresso multiplo / multi-uscita (MU-MIMO) senza influire sulla conformità armonica e sulle prestazioni delle radiazioni: è fondamentale se si desidera coprire completamente l'intero spettro assegnato.
Tuttavia, perché il filtro BAW di alta qualità funziona così bene in termini di bande specificate da FCC?
1, Rispetto alla tecnologia SAW nella gamma di frequenze Wi Fi, i dispositivi BAW presentano una minore perdita di inserzione, bordi della banda più ripidi e temperature più stabili
Dopo aver effettuato l'accesso a una rete con larghezza di banda maggiore, come Wi-Fi, la perdita di inserzione di dispositivi ad onde acustiche superficiali (SAW) aumenterà a causa della radiazione dell'energia sonora nel corpo del substrato Nella figura seguente, possiamo vedere che con l'aumentare della frequenza (destra La BAW di alta qualità ha una minore perdita di radiazione corporea ed è quindi la scelta migliore per il design del filtro multiplexer, inoltre, BAW può anche garantire un bordo di banda ripido richiesto dalla FCC, e SAW non può raggiungere una gamma di frequenze così elevata. Questo requisito di prestazione.
La BAW ha anche una migliore stabilità della temperatura rispetto ad altre tecnologie, il che ha dei vantaggi nei test di certificazione FCC. La maggior parte dei progetti Wi-Fi si basa sulla temperatura ambiente (20-25 ° C), ma la temperatura operativa effettiva del sistema può raggiungere i 60-80 ° C Man mano che la temperatura aumenta, la perdita di inserzione aumenta.Se questo non viene preso in considerazione in anticipo, possono sorgere problemi durante la certificazione del prodotto.L'utilizzo della tecnologia BAW può ridurre la perdita di inserzione e aumentare il tasso di passaggio dei test di certificazione.
Maggiori vantaggi di BAW rispetto a SAW sono disponibili nel nostro eBook gratuito "RF Filter Technologies For Dummies®" (Vol. 1).
2, il filtro BAW può aiutare i progettisti di ingegneria a realizzare la transizione senza interruzioni della banda di interferenza
Qui di seguito, dopo l'utilizzo di un filtro con risposta del bordo superiore prima dell'uso. Designer può utilizzare questa tecnologia per spingere la potenza di uscita RF limiti della estremità anteriore, mentre non è in violazione delle norme FCC per densità spettrale di potenza. Senza l'uso di tecniche di filtraggio In futuro, alcuni spettri potrebbero non essere disponibili.Gli operatori e i produttori possono sfruttare appieno questi spettri dopo aver utilizzato la tecnologia del filtro BAW a banda larga per aumentare la velocità di trasmissione dei dati e aumentare la larghezza di banda.
3, il filtro per bordi BAW di alta qualità può espandere il canale 1 e il canale 11 due o tre volte
Wi-Fi Designers disposto potenza del canale, deve di solito la potenza minima in conformità con i requisiti regolamentari bordo potenza dell'intero apparato tutti i canali impostati. Ad esempio, il canale 1 di alimentazione in conformità con i requisiti normativi di 15 dBm, anche se il canale 6 può raggiungere 23 dBm Il progettista stabilirà comunque la potenza complessiva dello schema di controllo a 15 dBm. I progettisti che utilizzano il filtraggio a banda larga possono aumentare significativamente la potenza complessiva dello schema di controllo, riducendo quindi il collegamento RF richiesto.
Inoltre, trasmettere limite di banda di potenza del filtro BAW può raggiungere 28 dBm, in modo che il miglioramento delle prestazioni del sistema di oltre il 15%, l'interferenza co-canale multi-utente MIMO 5G sarà ridotta. Sviluppatore CPE senza utilizzare filtraggio bordo del nastro, Wi Il canale 1 e il canale 11 nella banda -Fi sono difficili da rispettare con le normative FCC e, con il filtro bordo banda BAW di alta qualità, i progettisti CPE possono mantenere la potenza di tutti i canali (da 1 a 11) ad un livello elevato.
Al fine di comprendere il ruolo di specifici filtri limite di banda, guardiamo la differenza di esperienza degli utenti con l'uso di bordi posteriori del filtro anteriore e: • Prima di utilizzare il filtro: Supponiamo che ci siano persone che utilizzano la connessione Wi-Fi e telefoni cellulari nella stanza dove sei, sei usare il canale 5 del Wi-Fi per guardare partite di calcio, non c'è buffer e nessuna interruzione può essere questa volta, la stanza entra un utente del telefono cellulare, inizia a prendere la rete Wi-Fi nel canale spazio 5. dispositivo CPE dopo la regolazione, vuoi trasferire al canale 1, il canale 5 per liberare lo spazio. Se i dispositivi Wi-Fi con nessun filtro bordo (ad esempio, il blocco di sinistra mostrata in figura.), l'intensità del segnale e la qualità di Wi-Fi aria si ridurrà, causando il programma a comparire il buffer Qual è perché l'apparecchiatura CPE a rispettare le norme FCC, è necessario ridurre la potenza del canale 1, per evitare interferenze con le cellule adiacenti utilizzando la banda del filtro dopo •:?. Se il dispositivo CPE include un filtro estremità di banda (per esempio, il blocco di destra Come mostrato nella figura, il canale 1 e il canale 11 non saranno interessati e non sarà necessario ridurre la potenza. Puoi continuare a guardare le partite di calcio in diretta.
Ulteriori informazioni: la soluzione Wi-Fi di Qorvo può aiutare a risolvere l'interferenza del segnale
Siamo entrati in un'era di Internet, sempre più dispositivi e gli standard wireless, i problemi di coesistenza e di interferenza inevitabilmente persistono. Filtra BAW utilizzando ad alta qualità Wi-Fi è stato progettato per migliorare le prestazioni dei punti di accesso Wi-Fi Per sfruttare appieno ogni spettro esistente.
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Circa l'autore
Wayne ha più di 18 anni di esperienza RF, siamo in grado di aiutare i clienti in tutto il mondo per risolvere le sfide di progettazione a causa di applicazioni Wi-Fi sempre più complesso formato.