【導讀】移動(dòng)無(wú)線(xiàn)數據和 4G LTE 網(wǎng)絡(luò )的快速增長(cháng)導致了對新頻段以及通過(guò)載波聚合來(lái)組合頻段的需求不斷增長(cháng)，以容納無(wú)線(xiàn)流量。3G 網(wǎng)絡(luò )只使用了大約五個(gè)頻段，LTE 網(wǎng)絡(luò )現在使用的頻段有 40 多個(gè)，隨著(zhù) 5G 的到來(lái)，頻段的使用數量還會(huì )進(jìn)一步增加。
RF 濾波器為何越來(lái)越重要？
移動(dòng)無(wú)線(xiàn)數據和 4G LTE 網(wǎng)絡(luò )的快速增長(cháng)導致了對新頻段以及通過(guò)載波聚合來(lái)組合頻段的需求不斷增長(cháng)，以容納無(wú)線(xiàn)流量。3G 網(wǎng)絡(luò )只使用了大約五個(gè)頻段，LTE 網(wǎng)絡(luò )現在使用的頻段有 40 多個(gè)，隨著(zhù) 5G 的到來(lái)，頻段的使用數量還會(huì )進(jìn)一步增加。
互聯(lián)設備必須要跨多個(gè)頻段來(lái)發(fā)送蜂窩信號、Wi-Fi 信號、藍牙信號和 GPS 信號，同時(shí)還要避免干擾。我們可能會(huì )立即想到智能手機，但安裝在車(chē)頂的鯊魚(yú)鰭、蜂窩基站、雷達和通信系統以及與物聯(lián)網(wǎng) (IoT) 相連接的工業(yè)、科學(xué)或醫療應用都是如此，這時(shí)就需要濾波器出場(chǎng)了。
沒(méi)有濾波器的智能手機就是一塊磚頭
與天線(xiàn)一樣，濾波器正成為聯(lián)網(wǎng)混頻器中一個(gè)日益重要的部分。設備會(huì )收到各種頻率，而濾波器可以讓所需頻率通過(guò)，同時(shí)抑制不需要的頻率。換句話(huà)說(shuō)，濾波器就像是約翰·羅納德·瑞爾·托爾金的著(zhù)作《指環(huán)王》中的甘道夫一樣：“你休想從這里過(guò)去！”如今的設備為了避免被干擾，通常裝有 30 到 40 個(gè)濾波器。隨著(zhù)下一代高端智能手機所需的濾波器數量更多，這一情況還會(huì )變得更加復雜。
濾波器設計挑戰
濾波器是 RF 設計工程師必不可少的工具，但它們也面臨著(zhù)諸多挑戰。對于起動(dòng)器來(lái)說(shuō)，濾波器的性能會(huì )隨著(zhù)溫度的變化而變化。如今各種設備中的濾波器所承受的平均溫度可達 60 攝氏度（140 華氏度）或更高，而室內濾波器所承受的平均溫度為 25 攝氏度（77 華氏度），鯊魚(yú)鰭或車(chē)頂中嵌入的濾波器所承受的溫度甚至更高。濾波器的溫度越高，就越難過(guò)濾掉特定頻率，信號因而就越有可能“漂移”至相鄰頻段。
由于新分配的很多頻段與現有頻段十分接近，管理溫度漂移便顯得尤為重要。與此同時(shí)，載波聚合 (CA) 也在迅速發(fā)展，蜂窩服務(wù)提供商最多可將 5 個(gè)載波信道組合在一起來(lái)提高網(wǎng)絡(luò )性能，其中精確濾波是必備條件。
為了解決溫度問(wèn)題，RF 行業(yè)正在開(kāi)發(fā)低漂移和無(wú)漂移的濾波器技術(shù)。表面聲波 (SAW) 和體聲波 (BAW) 濾波器在溫度發(fā)生變化時(shí)依然能保持性能高度穩定，可滿(mǎn)足新興設備嚴苛的性能要求。
如上文所述，下一代的高端智能手機同樣需要配備更多濾波器。與 RF 的所有其他組件類(lèi)似，留給濾波器的空間十分有限。工程師必須要能將多個(gè)濾波器整合進(jìn)更小的空間內，才能發(fā)揮出更高性能。
雙工器、三工器、四工器，甚至是六工器，這類(lèi)設備統稱(chēng)為多路復用器。多路復用器可將多個(gè)濾波器整合在一個(gè)器件中，從而幫助設計人員節省空間、簡(jiǎn)化設計、滿(mǎn)足性能要求，同時(shí)還能避免干擾。
最后的挑戰是 Wi-Fi。盡管一些人可能仍在使用智能手機發(fā)短信、打電話(huà)，但大多數人都會(huì )用智能手機來(lái)瀏覽網(wǎng)頁(yè)、觀(guān)看視頻以及訪(fǎng)問(wèn)社交媒體。因為 LTE 和 Wi-Fi 的頻段非常接近，所以如果未經(jīng)濾波，Wi-Fi 信號就會(huì )導致設備接收 LTE 信號的靈敏度降低。而靈敏度降低會(huì )給我們帶來(lái)很多麻煩，如通話(huà)掉線(xiàn)或中斷。
為此，我們需要一種特殊的濾波器。共存濾波器可讓 Wi-Fi 和 LTE 信號和諧共存，絕對名副其實(shí)。這種濾波器可以抑制緊密相鄰的頻率，這樣我們在瀏覽朋友的票圈故事時(shí)才不會(huì )錯過(guò)媽媽的電話(huà)。它們在車(chē)聯(lián)網(wǎng)中也起著(zhù)重要作用，因為 LTE、Wi-Fi、藍牙、GPS 以及車(chē)對車(chē) (V2V) 和車(chē)對基礎設施 (V2I) 通信必須在沒(méi)有干擾的情況下共存。
沒(méi)有濾波器，就會(huì )出現無(wú)線(xiàn)交通阻塞
在如今的移動(dòng)環(huán)境中，一個(gè)設備所需的頻段數量十分驚人，而隨著(zhù) 5G 時(shí)代的到來(lái)，這一趨勢只會(huì )愈演愈烈。雖然支持所有頻段會(huì )帶來(lái)干擾問(wèn)題，但采用濾波器后問(wèn)題便可迎刃而解。沒(méi)有濾波器，網(wǎng)絡(luò )根本無(wú)法運轉。
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