作者：Poornima Apte

投稿人：DigiKey 北美編輯

2024-12-18

Wi-Fi 需要使用一定范圍的無線電頻率才能讓設備進行通信撥號。多年來，Wi-Fi 一直使用 2.4 GHz 和 5 GHz 頻段，這些頻段設備撥號進入信道的干擾最小。

聯網設備數量的爆炸式增長已使容量不堪重負。根據 Wi-Fi 聯盟的數據，預計僅在 2024 年，啟用 Wi-Fi 的設備就將達到 41 億臺。當數以百萬計的設備爭奪指定頻段內數量有限的接入點和信道時，通信堵塞和連接中斷在所難免。是時候尋找另一個頻段了，Wi-Fi 7 和它的上一代產品 Wi-Fi 6E 就如此因應而生。

有了 Wi-Fi 7，設備還可以使用 6 GHz 頻段。增加一個全新的頻帶就像增加一條全新的高速公路，增加的車道可以容納更多的交通流量。尤其令人興奮的是，Wi-Fi 7 還將信道大小從 160 MHz 增加到 320 MHz。因此，使用 6 GHz 可以增加更多的通道（信道），并使每個信道 更寬 ，這意味著來自更多設備的數據流動速度會更快。最終結果是數據吞吐量更大、可靠性更高、延遲更短。

Wi-Fi 7 的數據傳輸速率超過 30 Gbps，可為 AR、VR、高清視頻流和物聯網連接等廣泛應用提供高速、低延遲覆蓋。

轉移到 6 GHz 頻段的問題在于，有其他實體已經在使用該頻段。美國國防部和 NASA 等聯邦機構將該頻段用于衛星通信，可能不希望 Wi-Fi 設備侵入他們的領地。在使用 6 GHz 頻段的同時，要讓現有頻段的用戶不受干擾，還需要額外的技術，即自動頻率協調 (AFC)。

Wi-Fi 7 的補充技術

有了 Wi-Fi 7，我們可以獲得更多、更廣的接入信道。通過一系列互補技術，用戶可以從頻帶中榨取最大的吞吐量，從而更加高效地使用每個信道。

AFC

AFC（自動頻率協調）使 Wi-Fi 的使用不會侵犯 6 GHz 頻段的現有用戶。其工作原理是將現有用戶的信息（包括天線位置及其方向）和其他參數輸入數據庫。新的 Wi-Fi 7 連接會根據該數據庫進行檢查，以確保不會侵犯同一頻譜鄰域并造成干擾。

多鏈路操作 (MLO)

多路復用是指將數據流分成多個單元，同時通過同一頻段的不同信道進行路由的能力。Wi-Fi 7 中的 MLO 將這一能力向前推進了一步，使數據能夠通過多個信道和頻帶進行流式傳輸。在這種情況下，單一數據流可通過 2.4 GHz、5 GHz 或 6 GHz（視可用性而定）進行路由。這使得數據傳輸更快，在信道受損或不可用時也不會出現延遲。

4K 正交調幅 (4K QAM)

QAM 可以通過疊加不同振幅和相位的信號來分發大量信息，從而更好地利用頻譜。由于電波不會重疊，因此傳輸過程不會產生噪音。4K 意味著 4000 多個信號可以同時通過。Wi-Fi 7 將該技術進行了標準化，并通過增加容量減少了延遲。

此外，Wi-Fi 7 使用正交頻分多址 (OFDMA) 技術，具有多個資源單元 (MRU)，可將數據分割成更小的數據包，從而提高了吞吐量。MRU 可將多用戶延遲降低 25%，而 MLO 可將單用戶延遲改善 80%。

Wi-Fi 的頻率控制

能夠實現 Wi-Fi 7 的技術令人印象深刻，它依賴于嚴格的頻率控制。將數據打包到信道中，無論如何的有效，都需要絕對的精度；否則，信號可能就會相互干擾，導致性能低下。

新的 Wi-Fi 標準要求設備和接入點都采用現代化的無線電設備。這些功能強大的無線電設備可以同時調諧到多個頻段，繞過 AFC 描述的保留信道，并利用 4K QAM 將密集的信息填充到該頻譜中。它們依賴于相位噪聲極低、穩定性高的電子元件，以確保穩定的信號傳輸。

盡可能降低相位噪聲和抖動對于保持數據的完整性和降低錯誤率非常重要。現在僅有穩定的頻率是不夠的，信號應付不了隨著時間和溫度而產生的衰減。振動、沖擊和長期退化都會影響性能，需要在設計階段考慮在內。

頻率控制組件

晶體、振蕩器和功率電感器對于提供 Wi-Fi 系統所需的高精度頻率控制至關重要。

振蕩器可完成數據傳輸所需的所有任務，包括產生穩定的信號、確保所有通信的時間同步，以及確定運行所需的載波頻率。晶體通常與振蕩器結合在一起，對振蕩器產生的輸出進行微調，就像音叉一樣，使頻率信號保持高度集中和精確。當電感器與電容器結合時，就會形成 LC 電路，從而使 Wi-Fi 系統能夠專注于特定的頻段，并過濾掉外來噪聲。

[ECS Inc.]生產 Wi-Fi 7 系統所需的各種晶體、振蕩器和電感器。例如，ECS 的表面貼裝 (SMD) 晶體有多種封裝尺寸可供選擇，并提供高達 +150°C 的寬溫度范圍。

[ECX-1637B]系列（圖 1）是無線應用的理想之選。它們是緊湊型 SMD 晶體，采用 2.0 mm x 1.6 mm x 0.45 mm 4 焊盤封裝。其第一年老化率為 ±1 ppm，在 -30°C ~ +85°C 溫度范圍內的容差和穩定性達 ±10 ppm。

圖 1：ECX-1637B 低老化緊湊型晶體表面貼裝 (SMD) 晶體具有 16 MHz 至 96 MHz 的寬頻率范圍，非常適合無線應用。（圖片來源：ECS）

[ECX-2236B] 系列采用 SMD 石英晶體，具有低 ESR 和低至最大 ±1 ppm 的第一年老化。[ECS-33B]系列的頻率范圍為 10 MHz ~ 54 MHz，在 -40°C ~ +85°C 的標準工業溫度范圍內具有很小的 ±1 ppm 第一年老化率。這些特性非常適合現代物聯網、無線和 Wi-Fi 應用。

ECS 還銷售一系列陶瓷振蕩器。[ECS-2520MV]系列適用于 0.750 MHz 至 160 MHz 范圍，而 [ECS-2520SMV] 系列則最適用于 8 MHz 至 60 MHz 范圍。兩個系列的溫度范圍均為 -40°C 至 +105°C。

圖 2：ECS-2520MV 系列是小型 SMD 高速 CMOS 振蕩器，非常適合用于無線應用。（圖片來源：ECS Inc.）

最后，ECS 還提供一系列功率電感器，覆蓋很寬的電感和溫度范圍。無論是 [ECS-MP12520]、[ECS-MP14040]，還是 [ECS-MPIL0530] ，不同系列的規格各不相同。

圖 3：ECS 功率電感器的電感和溫度范圍很寬，是 Wi-Fi 系統的重要組成部分。（圖片來源：ECS Inc.）

綜述

要充分發揮 Wi-Fi 7 的潛力，需要多個組件相互協作。振蕩器是電路的基礎，產生基頻，然后由晶體進行微調。電路中的功率電感器可確保沒有外來信號干擾所需的頻率，并能平滑電壓波動。然后，這個頻率控制系統會與像用于信號傳輸的天線和用于數據處理的單片機這樣的元件組合在一起。

結語

Wi-Fi 7 有望成為通信媒介可靠性的一次飛躍，而強大的頻率控制則是這一飛躍的基礎。振蕩器、晶體和電感器等硬件元件是先進 Wi-Fi 電路的基礎，也是這項歷史悠久的通信技術的可靠主力。從長遠來看，工業自動化和人工智能的發展可能會增加 Wi-Fi 的壓力，通信技術也將再次演進。

審核編輯 黃宇