三类 Wi-Fi 滤波器浅析 （一）
如今的 Wi-Fi 设计通常都包含滤波器。本文论述了滤波器的类型与用途。
尽管人们通常认为“滤波器就是滤波器”，但实际上有多种不同的滤波器可针对不同类型的用例解决不同的问题，并带来不同的收益——当然，一般而言，其主要目的是提高数据通信的质量。无论怎样，在设计中做出加入滤波器的任何决定之前，最好首先明确所需要的特定效果。而且由于滤波器会带来成本，因此收益必须物有所值。
为了使这一分析更加清晰，我们首先来看看噪声和干扰的影响。
1滤波器能解决什么问题?
一句话，滤波器解决的是噪声问题;更确切地说，是 RF 噪声或无线电噪声问题。如果您有一台老式的 FM 收音机，从一个频道拨到另一个频道时会听到中间噼里啪啦的噪声。现代 FM 收音机则可以抑制这些噼里啪啦的声音，互联网收音机也是如此。噪声无处不在，而且即便“有用的无线电信号”也会在其它场合产生噪声。消费者盼望拥有广泛的连接性，但痛恨线缆的羁绊。所以，当考虑到人们家中使用的无线设备的数量，您会发现该噪声问题只会随着时间的推移而变得越来越严重。
在这种“嘈杂”的环境中，许多不同的无线电设备出于不同的原因在同时发射无线信号;为此，世界各地的监管机构都制定了特定的规则和法规以确保平衡。一个简单的例子是，用于飞机起降时通信的无线电信号绝对不应受到其它无线电设备有意或无意的干扰。所以，为了飞机的安全运行和乘客的切身利益，“请您关闭手机”。
2关于滤波器
玻璃和玻璃纸我们都很熟悉。“透明”的玻璃或玻璃纸可以让所有色光通过，也就是让光谱中的所有颜色（即“光带”) 都能透过；而红色或黄色等带有颜色的彩色玻璃或玻璃纸只让红光或黄光通过。光带中的每一种颜色都可以视为为一个信道，如红色信道或蓝色信道等。一个信道是光带/频段的一部分，而整个光带/频段通常被分割成多个信道。
不同的 Wi-Fi 频段（915MHz、2.4GHz 和 5GHz、6GHz）也有类似的信道划分。
图 1. Wi-Fi 频段和信道。
信道的目的是使两个（或多个）收发器都能够接入这一特定通道，从而发现彼此并实现通信;通常通过向在收发器之间发送能量的载波添加比特位（0 和 1）来实现。这些比特位捆绑在一起形成信息包，发送方和接收方都需要非常精确，因为我们很快就会在不同信道上同时拥有数十亿比特位 (Gb/s) 穿行于空中。滤波器的一般用途是：(1) 确保该通信信道非常干净，即，将其它信号阻挡在频段（信道）之外；以及 (2) 防止有用的通信信号在频段（信道）之外产生噪声。
当传输路径中出现噪声时，数据包的某些部分会产生乱码（破坏），迫使接收器“重新发送”。这种通信问题的检测过程通常要花费时间，用户则会感觉网络“速度变慢”或认为他们的“Wi-Fi 很糟糕”。
3大气中的噪声从何而来？
首先，噪声作为一种自然（热）现象总是存在于大气中；除此之外，电气设备和现代无线电应用制造了更多噪声：打开和关闭电气设备会产生噪声，微波炉也会产生噪声等等。尽管无线电发射机应仅在特定的信道中工作，但实际上，它们也可以在其它频段的其它信道中发送信号，进而在此处产生噪声。这就是为何无线电不仅需要被准许以有限的强度发送有用的信号，而且不得在其它地方传输超过某些强度的信号。
无线电的世界并非黑白分明；由于噪声水平还取决于噪声源的强度及距离，因此时常会出现一些难以预料的状况。茫茫荒野中的自然保护区很可能只会有自然（白）噪声，尽管太阳活动或宇宙天文事件也会给频谱带来尖峰。城镇地区的噪声水平会有所上升，主要由于应用了多种无线电——而且无线设备的数量多年来仍一直在不断攀升。
4干扰
干扰让噪声成为高性能无线数据通信系统的大敌。在允许的输出功率水平上，噪声尖峰或附近无线电的持续干扰会造成丢包和性能下降，从而导致大量客户投诉与求助电话；更糟糕的是，这些问题有时很难诊断和解决（技术支持工程师可以讲讲关于这一话题恐怖故事！）。由于噪声干扰，优秀的、适应能力强的产品设计可以真正发挥作用，也让滤波器有了用武之地。
滤波器就像前面提到的彩色玻璃或玻璃纸。它们可以确保只传输或接收所需的信号，并减少不需要信号的数量及强度。滤波器是相当神奇的解决方案，它们不仅可以缓解问题，还通过减少丢包对性能产生惊人的影响。然而，当在设计中加入滤波器时，需要权衡取舍，即考虑到插损的问题。再以玻璃或玻璃纸为例，过滤介质会造成一定的强度衰减；例如，当设计中包含滤波器时，接收器会损失一些灵敏度（接收微弱信号的能力）。
5滤波器的类型
无论从技术角度（本文未介绍）还是从应用角度来看——或者换句话说，依据滤波器在产品设计中试图实现的不同目标，滤波器可分为很多类型。在某些情况下，使用一个滤波器（或多个滤波器的组合）可以带来多重收益。
本文中，我们将专门关注 Wi-Fi 滤波器，并采用在 Qorvo 使用的术语来指定我们产品组合中的滤波器类型。下列所述的三类滤波器，都能增强整个 Wi-Fi 系统的容量，在覆盖范围和吞吐量方面提高系统性能，同时消除性能意外降低的风险：
edgeBoost 滤波器：在接近带缘的信道上最大化输出功率
bandBoost 滤波器：最大化多频段网状网络中的信道隔离
coexBoost 滤波器：最优化同一频段（LTE、IoT等）中不同无线协议间的共存
