Esta publicação no blog é a segunda parte da série de quebra-cabeça de design de front-end Wi-Fi (duas partes). A primeira parte aborda problemas térmicos relacionados.
Existe uma interferência de sinal no Wi-Fi em casa. Existem muitas maneiras pelas quais os consumidores podem resolver esse problema, como a localização de um roteador móvel, reconectando-se a uma rede Wi-Fi, reiniciando o modem e contatando o provedor de serviços em dificuldade. No entanto, como um RF Engenheiros, como você pode projetar pontos de acesso Wi-Fi para resolver os problemas de interferência mais sérios na fonte?
Esta publicação do blog focalizará os seguintes fatores que afetam a interferência do Wi-Fi: • A necessidade de suportar vários padrões sem fio ao mesmo tempo • Os tipos de interferência são diferentes • O papel importante da borda • A importância dos filtros de coexistência de ponta de ponta de alto desempenho
Um ponto de acesso, vários padrões de tecnologia sem fio
Ao desenvolver pontos de acesso Wi-Fi, os designers devem considerar uma variedade de padrões de tecnologia sem fio: • Padrões de alcance médio e curto, como Bluetooth, Zigbee e Z-Wave. • Padrões de alta potência e alcance avançado, como Wi- Fi, 3G / 4G LTE e 5G Muitos desses padrões podem interferir uns com os outros, causando problemas com a conexão do usuário.
Além disso, o espectro não licenciado também pode causar interferência. À medida que a comunicação sem fio expande a capacidade para desviar dados, o importante papel das redes licenciadas e das redes não licenciadas está aumentando. Além disso, o novo campo Internet of Things (IoT) também está sendo usado em grandes quantidades. Espectro licenciado.
Como garantir que a banda de frequência licenciada, banda de frequência não licenciada e vários protocolos coexistem sem interferências mútuas? Este é um problema que precisamos considerar.
Diferentes tipos de interferência: Interferência do dispositivo para a interferência do LTE e Bluetooth
Podem ocorrer interferências entre o dispositivo e o dispositivo, por exemplo, os sinais do suporte sem fio podem interferir entre si e os dois padrões sem fio também podem interferir entre si. Bluetooth, LTE e Wi-Fi são amplamente utilizados nestas três tecnologias, então Bluetooth e LTE são A interferência -Fi também é a mais comum. Vamos explorar essas interferências em detalhes:
Interferência dentro do equipamento
As múltiplas arquiteturas de antenas do sistema podem interferir entre si, enfraquecendo assim o efeito de acoplamento entre as antenas vítimas (isolamento da antena). Os sinais de transmissão (Tx) de outras antenas aumentarão a potência de ruído do receptor da vítima e o ruído do sinal A relação negativa tem um efeito negativo. A sensibilidade do receptor (Rx) diminui, o que faz com que o designer de engenharia diga 'dessensibilização'.
A desensibilização, ou seja, o receptor é afetado por uma fonte de ruído externa, a sensibilidade é reduzida. Esse fenômeno pode levar à perda ou interrupção da conexão sem fio. Esse problema não é moderno e os equipamentos de rádio precoce freqüentemente encontraram esse problema - depois que outros componentes começam, A sensibilidade do receptor será afetada. No entanto, como a tecnologia sem fio tem sido amplamente utilizada em telefones inteligentes, roteadores Wi-Fi, alto-falantes Bluetooth e outros dispositivos, se esse problema não puder ser tratado corretamente, ele terá um impacto negativo maior.
A "dessensibilização" ocorre principalmente nos seguintes três casos: • Dois sistemas de rádio ocupam freqüências adjacentes e ocorre vazamento de um portador. • Os harmônicos de um transmissor se enquadram na faixa de freqüência portadora do outro sistema. • Os dois sistemas de rádio compartilham A mesma faixa de freqüência.
LTE e Wi-Fi
Na figura abaixo, as três bandas LTE na Banda 40, Banda 7 e Banda 41 estão muito próximas dos canais na banda Wi-Fi. A banda de rádio Wi-Fi de 2,4 GHz é muito provável que gagueie no suporte de banda adjacente nas duas extremidades. Inadequadamente projetado, o canal celular 1 e o canal Wi-Fi 11 podem interferir com a capacidade de envio e recebimento uns dos outros.
Bluetooth e Wi-Fi
Os sinais Bluetooth e Wi-Fi emitida em formas diferentes, utilizando diferentes protocolos, a mesma banda de frequência (mostrado abaixo). Assim, se a obra Wi-Fi na banda de 2,4 GHz, Wi-Fi e bluetooth transmissor irá afectar a outra Sinais Como os rádios Bluetooth e Wi-Fi geralmente funcionam na mesma área física, como no mesmo ponto de acesso, os dois padrões interferem uns com os outros e podem afetar o desempenho e a confiabilidade de ambas as interfaces sem fio.
Trazendo vantagem ao importante papel da coexistência Wi-Fi
O governo dos EUA tomou várias medidas para ajudar os consumidores a resolver problemas relacionados, entre os quais a introdução de regulamentos para regular a radiação e o espectro de vários dispositivos eletrônicos e a exigência de que os produtos de consumo passem por testes de conformidade.
US Federal Communications Commission (FCC) requer a maioria dos dispositivos de RF são sujeitas a inspecção, provar que os produtos estão em conformidade com os requisitos da FCC. Eles equipamentos prescrita deve ter uma saia íngreme no intervalo inferior e superior de frequência Wi-Fi, assim, a implementação de estrita Requisitos de bandas para garantir a coexistência do espectro adjacente.
Os pontos de acesso Wi-Fi podem atender aos requisitos da FCC de duas maneiras: 1. Reduzir os níveis de energia dos canais Wi-Fi 1 e 11, porque ambos estão na borda do espectro Wi-Fi. 2. O uso de bordas de banda é muito íngreme Filtrar.
Dicas de projeto para solucionar problemas de interferência: usando filtros BAW de alta qualidade
Usamos filtros de borda de banda de coexistência de alto desempenho, os transmissores Wi-Fi podem trabalhar próximos às bordas de banda alta e baixa da FCC.
Os filtros de passagem de banda BAW de alta qualidade foram adotados com sucesso por muitos clientes e demonstram as seguintes vantagens: • As saias são extremamente íngremes e podem obter baixas perdas na banda Wi-Fi, na faixa e em bandas adjacentes LTE / TD-LTE Alcance o desempenho de alta supressão • Tamanho significativamente reduzido para ajudar os criadores a criar dispositivos de usuário final ainda mais pequenos e mais atraentes para uso doméstico ou de escritório • Permitir a coexistência de sinais Wi-Fi e LTE no mesmo dispositivo ou dispositivos adjacentes • Manejo de energia exclusivo Capacidade de usar em pontos de acesso de alta potência de alto desempenho e pequenas estações de base
Esses filtros podem resolver problemas de temperatura encontrados em sistemas multi-usuário de entrada múltipla / saída múltipla (MU-MIMO), sem afetar a conformidade harmônica e o desempenho da radiação. Isso é crítico se você quiser cobrir completamente todo o espectro alocado.
No entanto, por que o filtro BAW de alta qualidade funciona tão bem em termos de bandas especificadas pela FCC?
1, Comparado com a tecnologia SAW na faixa de freqüência Wi Fi, os dispositivos BAW têm menor perda de inserção, bordas de banda mais íngremes e temperaturas mais estáveis
Depois de acessar uma rede de largura de banda maior, como Wi-Fi, a perda de inserção de dispositivos de onda acústica de superfície (SAW) aumentará devido à radiação de energia sonora no corpo do substrato. Na figura a seguir, podemos ver isso à medida que a freqüência aumenta (direita O BAW de alta qualidade tem uma menor perda de radiação do corpo e, portanto, é a melhor escolha para o design do filtro de multiplexadores. Além disso, o BAW também pode garantir uma borda de banda íngreme exigida pela FCC e a SAW não pode atingir uma faixa de alta freqüência. Este requisito de desempenho.
A BAW também tem uma melhor estabilidade à temperatura do que outras tecnologias, o que tem vantagens nos testes de certificação da FCC. A maioria dos projetos de Wi-Fi são baseados na temperatura ambiente (20-25 ° C), mas a temperatura de operação real do sistema pode atingir 60-80 ° C. À medida que a temperatura aumenta, a perda de inserção aumenta. Se isso não for levado em conta com antecedência, podem surgir problemas durante a certificação do produto. A utilização da tecnologia BAW pode reduzir a perda de inserção e aumentar a taxa de aprovação dos testes de certificação.
As maiores vantagens do BAW sobre o SAW podem ser encontradas em nosso eBook gratuito "RF Filter Technologies For Dummies®" (Vol. 1).
2, o filtro BAW pode ajudar os projetistas de engenharia a realizar a transição perfeita da banda de interferência
Na figura abaixo, depois de usar o filtro, a resposta da borda da banda é melhor do que antes do uso. O designer pode usar esta tecnologia para quebrar o limite da potência de saída da frente de RF sem violar os regulamentos da FCC sobre a densidade espectral de potência. Sem o uso de tecnologia de filtragem No futuro, algum espectro pode não estar disponível.Os operadores e fabricantes podem fazer uso total desses espectros após usar a tecnologia de filtro BAW de ponta para aumentar a velocidade de transmissão de dados e aumentar a largura de banda.
3, filtro de borda BAW de alta qualidade pode expandir canal 1 e canal 11 duas ou três vezes
Quando os criadores do Wi-Fi definem a potência do canal, eles geralmente devem definir a potência mínima que atende aos requisitos de supervisão da borda de banda para a potência de todos os canais de todo o dispositivo. Por exemplo, o canal 1 atende aos requisitos regulatórios com uma potência de 15 dBm, embora o canal 6 possa atingir 23 dBm O projetista ainda definirá a potência geral do esquema de controle para 15 dBm. Os projetistas que usam a filtragem de borda de banda podem aumentar significativamente a potência geral do esquema de controle, reduzindo, assim, o link de RF necessário.
Além disso, o filtro de borda da banda BAW pode atingir uma potência de transmissão de 28 dBm, aumentando o desempenho do sistema em mais de 15%. A interferência co-canal do MIMO multiusuário 5G também será reduzida. Se o desenvolvedor CPE não usar filtragem de borda de banda, Wi O canal 1 e o canal 11 na banda -Fi são difíceis de cumprir com os regulamentos da FCC e, com o filtro de borda da banda BAW de alta qualidade, os designers do CPE podem manter o poder de todos os canais (1 a 11) em um nível alto.
Para entender o papel do filtro de borda de banda em detalhes, vejamos as diferenças na experiência do usuário antes e depois de usar o filtro de borda da faixa: • Antes de usar o filtro: Suponha que você tenha várias pessoas em seu quarto usando Wi-Fi e telefones celulares. Use o Wi-Fi do canal 5 para assistir fósforos de futebol ao vivo sem buffer ou interrupção. Neste momento, o quarto entra no usuário de um telefone celular e começa a ocupar seu espaço Wi-Fi no canal 5. O dispositivo CPE será transferido após o ajuste. Vá para o canal 1 para libertar o espaço do canal 5. Se o dispositivo Wi-Fi não tiver um filtro de franja (como mostrado no diagrama de blocos à esquerda), a força do sinal Wi-Fi e a qualidade da transmissão ao vivo cairão, fazendo com que o programa apareça O dispositivo CPE deve reduzir a potência do Canal 1 para cumprir os regulamentos da FCC, de modo a não interferir na banda celular adjacente. • Após o uso do filtro: Se o dispositivo CPE tiver um filtro de borda de banda (como o bloco direito) Conforme mostrado na figura, o canal 1 e o canal 11 não serão afetados e não há necessidade de reduzir a potência. Você pode continuar a assistir o jogo de futebol ao vivo sem problemas.
Saiba mais: Como a solução Wi-Fi da Qorvo pode ajudar a resolver a interferência de sinal
Nós entramos em uma era de interconexão. Com cada vez mais dispositivos e padrões sem fio, o problema da coexistência e da interferência inevitavelmente persistirá. O design Wi-Fi com filtros BAW de alta qualidade pode melhorar o desempenho dos pontos de acesso Wi-Fi. Para fazer pleno uso de cada espectro existente.
Quer que os especialistas da Qorvo falem sobre outros tópicos? Por favor, envie suas sugestões para a equipe do blog da Qorvo por e-mail. Podemos discuti-las nos seguintes posts.
Sobre o autor
Wayne tem mais de 18 anos de experiência na indústria de RF e pode ajudar os clientes em todo o mundo a resolver os desafios de design criados pela crescente complexidade das aplicações Wi-Fi.