消除下一代WiFi 6E设备的延迟

当 Wi-Fi 联盟推出 WiFi 6 （IEEE 802.11ax） 时，该标准最初设计为在 1-6 GHz 之间的许可豁免频段内运行。然后，在 2020 年 4 月 23 日，美国联邦通信委员会 （FCC） 宣布将采用规则开放 6 GHz 频段 （5.925–7.125 GHz） 以供 WiFi 6 未经许可使用。

与之前的 IEEE 802.11ac 标准相比，这一备受期待的举措进一步提高了对速度的预期，远远超过了已经估计的 30-40%。预计带宽也会显着提高。

然而，尽管强调了这些好处，WiFi 最持久的问题之一是延迟问题，即无线传输和接收大量信息所需的时间延迟。

尽管许多应用程序相对不受影响，但对延迟敏感的应用程序包括增强和/或虚拟现实、具有大量用户的公共接入点和高清视频馈送。因此，随着 WiFi 6 承诺将延迟减少约 75%，许多产品开发人员感到兴奋是可以理解的。

然而，新 WiFi 6 标准（称为 WiFi 6E）的可用频率的扩展只是减少延迟的难题的一部分。连接到这些网络的 WiFi 6 和现在支持 6E 的设备还必须设计有尖端的射频组件，以将延迟降至以前认为无法实现的水平。

对于某些应用程序来说，延迟仍然是一个问题，”Johanson Technology 的 Manuel Carmona 解释道。“例如，在线视频会议有 300-400 毫秒的延迟 ［使用 IEEE 80211.ac］。这让你很难与你的乐队成员进行现场即兴演奏。WiFi 6 和 6E 与极低延迟的射频组件相结合，将解决许多此类问题。”

带通滤波器

任何 RF 无线设备最关键的组件之一是带通滤波器，可将信号保持在 FCC 规定的指定频率内。为了满足这些新要求并保持在指定的频率范围内，WiFi RF 芯片组需要能够提供适当的过滤，以在较小的空间内实现最佳的 FCC/ETSI 合规性。

然而，考虑到原始 WiFi 6 频率与 802.11ac 的频率接近，而 WiFi 6E 与频谱附近的其他活动频段中的超宽带相比，这可能是一个挑战。

Carmona 解释说：“设计一个足够锐利的带通滤波器来拒绝您想要通过的频率旁边的不需要的频率是一项挑战。” “要做到这一点，你需要一条非常锋利的裙子，这样过滤器就更有选择性。通常，这需要更昂贵的技术，例如 SAW ［表面声波］、BAW ［体声波］ 或 FBAR ［薄膜体声谐振器］。”

幸运的是，RF 组件制造商现在正在开发无源表面贴装带通滤波器，以满足新的 WiFi 6E 标准，这些滤波器具有成本效益、插入损耗低、占用空间小得多，并且不从电池中汲取能量。

例如，Johanson Technology 刚刚发布了其首款陶瓷 SMT 带通滤波器（部件号：6530BP44A1190），其通带为 5925-7125 MHz，同时抑制其他干扰频带。

该产品在 LTCC（低温共烧陶瓷）制造工艺中采用了一种新型专有陶瓷材料，旨在提高与高 Q 标准性能相似的性能。高 Q 因子是一个无单位的数值，表示 RF 组件的性能。

SMT 带通滤波器封装在称为 IPC 或集成无源组件的单片、经济高效的设备中。IPC 本质上是电子子系统，它将多个分立无源元件组合到一个表面贴装器件中，从而大大减少了所需的电路板空间。通过这种方法，可以得到一个单一的、薄型封装，其尺寸小于由单个组件组成的同一电路的 20%。

IPC 可用于几乎任何类型的无源电路，包括低通和高通滤波器、双工器、三工器、阻抗匹配巴伦、巴伦滤波器带通滤波器、耦合器和其他定制信号调理电路。

“由于 PCB 空间处于最佳状态，无源元件的尺寸和布局至关重要，因为随着一切变得越来越小，在板上放置更多元件变得越来越困难，”Carmona 解释道。“因此，设计工程师正在寻求组件制造商提供几乎不占用实际电路板空间的小型化解决方案。”

高 Q SMT 带通滤波器的另一个优点是，作为无源器件，它不需要直流电压，因此可以延长器件的电池寿命。

“滤波器延长了电池寿命，因为您不必使用尽可能多的电流来操作您的射频子系统，其中包括进入无线产品 PCB 的芯片组和其他组件，”Carmona 说。

延迟的减少预计还将影响可同时连接的用户数量或客户端密度，这是 WiFi 6 的另一个关键目标，因为智能家居、可穿戴设备和其他设备的持续普及。

WiFi 6 旨在让路由器等网络接入点同时与更多用户和设备更有效地进行通信。WiFi 6 路由器可以将更多信息打包到它们发送的每个信号中。此外，WiFi 6 接入点将能够在多个接收设备之间划分每个信号，通过一次传输为所有接收设备提供服务。

由于 LTCC 制造过程极其精确且可重复，因此 Johanson Technology 能够保证 IPC 将通过 FCC 和 ETSI 以及任何其他排放法规的射频性能要求。

“IPC 基本上是一种即插即用的解决方案，”Carmona 说。“通过与领先的芯片组制造商合作，我们已经完成了研发，以确保针对特定芯片进行优化。它不仅可以工作，而且符合 WiFi 6E 的新排放要求。”

审核编辑：郭婷