今年会-浅谈Wi-Fi 6E与Wi-Fi 7的关键器件——BAW滤波器新技术

2020年1月，Wi-Fi同盟正式公布开放6GHz频段(5925MHz－7125MHz)，并将其定名为Wi-Fi6E。2020年4月，美国联邦通讯委员会(FCC)投票经由过程将6GHz频谱划为免许可频段供Wi-Fi利用，这标记着Wi-Fi正式进入“三频”时代——除了Wi-Fi6和前代技能利用的2.4GHz及5GHz频段外，Wi-Fi6E也能于6GHz频段事情。2024年1月，Wi-Fi同盟发布了Wi-FiCERTIFIED7认证尺度，标记着Wi-Fi7正式问世。Wi-Fi7经由过程多项技能立异(图1)显著晋升了Wi-Fi传输速率与效率，不仅继续了Wi-Fi6E的6GHz频段，还有将其撑持的带宽从Wi-Fi6E的160MHz扩大至320MHz，吞吐量实现翻倍增加。zEDesmc

zEDesmc

图1.Wi-Fi7的立异技能与上风zEDesmc

于Wi-Fi6E以前，所谓的“三频”是经由过程将5GHz频段(U-NII1－U-NII3，即5150MHz－5835MHz)划分为两个子频段实现的，这两个子频段别离是U-NII1–2a(5150MHz－5350MHz)及U-NII2c–3(5470MHz－5835MHz)，如图2所示。zEDesmc

zEDesmc

图2.Wi-Fi6的三频划分zEDesmc

跟着Wi-Fi6E开放6GHz频谱，Wi-Fi真正迈入三频时代。新一代的Wi-Fi7直接将6GHz频段纳入尺度配置，如图3所示，Wi-Fi6E/Wi-Fi7实现了真实的三频传输，更高的带宽减缓了频谱拥堵的问题，同时晋升了传输吞吐量及收集容量。zEDesmc

zEDesmc

图3.Wi-Fi6E/Wi-Fi7的真三频zEDesmc

三频、更多的可用带宽、更高的吞吐量……这一切都貌似很夸姣，但也同时衍生了另外一个无线通讯历程中最棘手的问题：滋扰。多个频段的无线旌旗灯号于统一空间共存，就像于嘈杂市场中对于话，各类远近、强弱的声音相互滋扰，不仅降低沟通效率，严峻时甚至致使信息堕落或者通讯中止。是以，RF滤波器于三频的Wi-Fi装备中饰演着要害脚色。RF滤波器最重要的功效就是过滤失不需要的旌旗灯号，进而降低或者减轻来自其他射频装备的旌旗灯号滋扰。同时，滤波器还有于扩展笼罩规模、加强频任性能与提高收集容量方面阐扬着要害的作用。此外，滤波器还有解决了射频工程师于开发合用在拥堵RF情况——如企业级接入点(EAP)或者多模接入点(集成5G、4GLTE、Wi-Fi、BLE、Matter、UWB、NFC)——的Wi-Fi路由器时面对的重要设计挑战。zEDesmc

滤波器的分类：

假如根据功效举行分类，可以将滤波器分为四个种类，如图4所示：zEDesmc

低通滤波器：只让低频部门旌旗灯号经由过程，过滤失高频旌旗灯号。高通滤波器：只让高频部门旌旗灯号经由过程，过滤失低频旌旗灯号。带通滤波器：只让某指定规模频率的旌旗灯号经由过程，过滤失其他频率的旌旗灯号。带阻滤波器：过滤失某指定规模频率的旌旗灯号，让其他频率的旌旗灯号经由过程。

zEDesmc

图4.四种差别功效的滤波器分类zEDesmc

假如以滤波器的布局与设计来举行分类，可年夜致分为如下五种：zEDesmc

介质谐振器(DR)滤波器：其道理是经由过程电磁波于介质质料内部重复地全反射而形成一个微波谐振器，以告竣滤波的目的。一般利用高介质陶瓷作为介质滤波器的重要原料来实现小型化的目的。低温共烧陶瓷(LTCC)：LTCC是一种用在建造多层陶瓷基板的技能，其特色是可以或许于900°C如下的温度下将陶瓷质料烧结成基板。这类技能答应利用高导电、低熔点的金属质料(如金、银、铜等)作为内部导体。陶瓷基板重要用在承载各类有源及无源元器件，例如电阻、电容及IC，并经由过程封装工艺制成集成元器件。因为陶瓷质料具备低介电常数、高频特征及低损耗机能，LTCC技能很是合适运用在微波射频滤波器。外貌声波(SAW)滤波器：SAW滤波器是一种成熟且被广泛应用的滤波器技能。其重要道理是使用石英、铌酸锂、钛酸钡晶体等质料的压电效应，即于输入电旌旗灯号作用下，经由过程叉指式换能器将电旌旗灯号转换为机械波，也就是声波。颠末处置惩罚后，再把机械能转换成电旌旗灯号，以到达过滤失没必要要旌旗灯号和噪声的目的。简朴地舆解，外貌声波是指沿固体外貌流传的波，且能量集中在外貌。于外貌声波流传途中，可肆意存守信号。按照这类特征，便可使用集成电路技能建造出外貌声波滤波器。薄膜体声波谐振器(FBAR)滤波器：FBAR滤波器是一种由压电质料组成的器件。该压电质料于两个导电(凡是是金属)电极之间经由过程薄膜形成一个腔体，再基在电极之间的压电层的压电性形成谐振器，以告竣滤波的目的。FBAR谐振器属在体声波谐振器(BAW)及压电谐振器的种别，用在需要高频率、小尺寸及小重量的运用设计。BAW滤波器：BAW滤波器最基本的布局是由两个金属电极夹着一层压电薄膜，让声波于压电薄膜内部振荡形成驻波。与SAW差别的是，SAW是声波于外貌上流传，而BAW则是声波于腔体内垂直流传(如图5所示)。与FBAR差别的是，BAW使用布拉格反射器叠层使声波旌旗灯号连结于叠层的内层，并与本来的波叠加后反射到压电层中，这类布局称为BAW–SMR(固态装置谐振器)，而FBAR则是使用一个空气腔来做声波的反射振荡。图6申明了BAW-SMR与FBAR的布局不同。

zEDesmc

图5.SAW与BAW的布局差异zEDesmc

zEDesmc

图6.BAW与FBAR的布局差异zEDesmc

图7为典型的滤波器事情相应。滤波器的要害参数瓜葛到无线射频体系的传输质量与效率，表1列出了滤波器的要害参数以和选择一个好滤波器的尺度。zEDesmc

zEDesmc

图7.无线射频滤波器的事情相应zEDesmc

zEDesmc

表1.射频滤波器的要害参数zEDesmc

Qorvo作为全世界领先的毗连及电源解决方案供给商，专注在BAW滤波器的研究开发与出产已经经跨越20年。Qorvo有多项与BAW滤波器相干的专利与版权，每一年投入年夜量的研发经费与装备，同时拥有本身的晶圆厂与封装测试厂，可实现从开发、出产、封装、测试、出货一站式的办事，包管产物的质量与确保供货的交付。zEDesmc

zEDesmc

图8.Qorvo提供完备的BAW滤波器解决方案zEDesmc

Qorvo依附20年的技能堆集，于市场上得到了客户的必定与撑持。跟着现代无线通讯技能的蓬勃成长，以和愈来愈多新频段、新调制方式及新法例的引入，无线通讯体系日趋繁杂，是以需要更高质量、更小尺寸的滤波器来简化设计，并晋升通讯效率与不变性。zEDesmc

今朝Qorvo的BAW滤波器工艺已经处在第六代程度，简称BAW6，彻底是由Qorvo自力自立开发与量产制造。今朝针对于Wi-Fi6E与Wi-Fi7路由器所设计的滤波器都因此BAW6工艺为主。越高真个BAW工艺具备越好的边带(edgeband)按捺能力，撑持更宽频段的滤波机能、更低的插入损耗，而且可以或许实现更小的裸片尺寸。图9展示了QorvoBAW技能的演进历程，以和差别工艺对于滤波器插入损耗及裸片尺寸的影响。zEDesmc

zEDesmc

zEDesmc

图9.Qorvo的BAW技能演进，以和高端BAW工艺的上风zEDesmc

图10显示了基在不异U-NII2c-3(5470MHz－5835MHz)滤波器设计，但于利用BAW6与BAW7工艺时所体现出的差异。于尺寸方面，BAW7的裸单方面积比拟BAW6缩小了45%，使患上于不异尺寸的晶圆上可切割的滤波器裸片数目增长约45%，从而有助在降低成本。从滤波器能效的部门来看，按照现实的晶圆上丈量成果，BAW7的插入损耗可降低0.8dB－0.9dB，体现出近似的带外按捺能力和撑持更宽的通道带宽。zEDesmc

zEDesmc

图10.QorvoBAW6与BAW7工艺的上风——以U-NII2c-3滤波器为例zEDesmc

呼应以前文章所提到的内容，跟着RF频谱的日趋拥堵以和基在Wi-Fi6E、Wi-Fi7技能规范的高机能Wi-Fi无路线由器需求的增加，滤波器于三频的Wi-Fi装备中饰演的脚色愈发主要。优质滤波器于屏蔽外部滋扰及自身孕育发生的滋扰方面阐扬着要害作用，不仅能确保Wi-Fi旌旗灯号传输的不变性，还有能使射频前端模块(FEM)和放年夜器到达最好机能。经由过程采用Qorvo提供的高质量BAW滤波器，Wi-Fi路由器可以实现更佳的机能，纵然于繁杂的无线收集情况与运用场景下，也能让利用者得到更好的利用体验。zEDesmc

-今年会