两种主流的射频滤波器技术BAW和SAW滤波器,在原理、性能和应用场景上的区别

1:工作原理

特性 BAW滤波器 SAW滤波器
声波传播方式 声波在压电材料体内垂直传播(厚度振动模式) 声波在压电材料表面水平传播
结构 使用薄膜谐振器(FBAR或SMR),需MEMS工艺制造 使用叉指换能器(IDT),工艺相对简单

2:频率范围

特性 BAW滤波器 SAW滤波器
适用频段 1.5GHz~10GHz+(可扩展至毫米波) 几十MHz~2.5GHz(TC-SAW可达3GHz)
高频优势 高频性能优异,插入损耗低 高频时插入损耗和Q值劣化明显

3:性能参数

特性 BAW滤波器 SAW滤波器
Q值 高(>1000),选择性好 较低(~100),窄带滤波能力弱
插入损耗 低(<1dB @ 2.5GHz) 较高(1.5~3dB @ 2GHz)
功率处理 高(可承受>30dBm) 低(易受高功率损坏)
温度稳定性 优(频率温度系数TCF接近0) 较差(需TC-SAW补偿)
 BAW:高频(>2.5GHz)、高功率、高稳定性需求的场景(如5G、毫米波、汽车雷达),SAW:低频、低成本、小尺寸优先的场景(如4G手机、消费电子),随着5G和毫米波技术的发展,BAW滤波器市场份额持续增长,但SAW仍在中低频段保持成本优势。

图 1,家庭中可能造成 Wi-Fi AP 拥塞和干扰的众多设备

如图 2 所示,三频段 Wi-Fi 6 和 7 实现了更高的带宽,缓解了拥堵并增强了性能,同时还带来更大的容量,为消费者提供了更宽广的数据通道;然而,这也增加了出现干扰的机率,从而可能导致各种应用性能的下降
在这些更先进的三频段 AP 应用中使用 RF 滤波器不仅能减轻信号干扰,还在扩大覆盖范围、增强频率性能和提高网络容量方面发挥着关键的作用。此外,它们还解决了工程师在开发适用于拥挤 RF 环境 Wi-Fi 路由器时面临的主要设计挑战

4:多频段路由器中的自生干扰

尽管三频段能力(即 2.4GHz、5GHz 和 6GHz)增强了网络的灵活性和性能,但也引入了一个重大挑战:自生干扰。每当多频段 AP 进行传输时,就会产生这种干扰。由于多频段发射器与接入点的接收器位于同一产品中,因此减轻跨频段干扰必须成为设计的主要考量

例如,如图 3 所示,当 AP 同时跨多个频段传输信号时,来自一个频段的强 RF 信号可能会干扰其它频段。这一点尤其成问题,因为 Wi-Fi 接收器对微弱信号的检测非常敏感,这使它们更容易受到来自外部信号源和 AP 内其它频段的干扰。这种现象会导致接收器“减敏”

RF 接收器减敏:一个关键问题
当系统中的多个无线电相互干扰时,就会产生设备内共存问题。这种干扰加上外部 AP 传输信号,会增加受影响接收器的噪声功率,降低信噪比,并导致接收器灵敏度降低,即“减敏”;从而造成无线连接掉线或中断。

虽然减敏问题由来已久,但如今对于智能手机、Wi-Fi 接入点、物联网和蓝牙系统等设备来说,相关挑战尤为棘手。有两种有效的方法可以防止这种情况发生:
提供足够的发射和接收信号隔离以及使用 RF 滤波器。在智能手机和客户端设备中,采用能够减轻减敏问题的共存滤波器十分常见,其在 Wi-Fi AP 中的使用也正变得越来越重要。

大多数 RF 链路天线设计在干扰信号和预期信号之间提供了 20-30dB 的隔离度,以减轻减敏。然而,为了保持良好的吞吐量,干扰信号不应超过-70 至-90dBc;这意味着设计者需要在 Wi-Fi 前端额外获得 40-60dB 的隔离度。滤波器在实现这一目标中发挥着关键作用。

5:RF 滤波器的技术要求
为确保 Wi-Fi AP 高效且可靠地运行,它必须配备满足特定技术标准的滤波器。一个合适的 CPE AP 滤波器应具备以下特性:

低插入损耗:插入损耗指的是信号通过滤波器时强度的减弱。低插入损耗对于发送和接收路径都十分关键。在发射端,最小化插入损耗可减少热量产生和功耗,这对于保持 AP 的效率举足轻重。在接收端,低插入损耗对于保持接收器灵敏度也起到决定性作用,直接影响着路由器的覆盖范围和性能。

陡峭的滤波器带缘:滤波器的带缘定义了滤波器在频域中的响应如何从低插入损耗快速过渡到高抑制。之所以期待获得更陡峭的滤波器带缘,是因为它们允许更好地与邻近频段共存,无论是在 Wi-Fi 频谱内还是外部频段中。这一特性在密集的 RF 环境中尤为重要,因为此时需要精确的滤波来防止干扰。

高抑制水平:抑制是指滤波器衰减无用信号并防止其干扰所需信号的能力。足够的抑制对于将接收器的减敏效应降至最低颇为必要,尤其是在存在带外干扰的情况下。具有高抑制水平的滤波器可确保 Wi-Fi 接收器即使在复杂的 RF 环境中也能保持灵敏度和可靠性。

小尺寸:除技术性能外,CPE AP 中使用的滤波器还必须小巧且经济高效。由于 AP设备变得更加紧凑,制造商努力降低成本,因此找到既满足这些标准又具备高性能的滤波器是一项重大挑战。

图 4,典型的 RF 滤波器响应

BAW 滤波器以其高品质因数(Q)而著称——这是衡量滤波器在插入损耗和带缘陡峭程度层面效率的一个指标

posted @ 2025-04-21 14:37  Allen_D  阅读(1501)  评论(0)    收藏  举报