【導讀】本文詳細介紹了Wi-Fi 7技術(shù)及其頻率控制的重要性，探討了自動(dòng)頻率協(xié)調（AFC）、多鏈路操作(MLO)和4K正交調幅(4K QAM)等技術(shù)如何進(jìn)一步增強Wi-Fi 7性能。文章指出Wi-Fi 7的卓越性能建立在高精度頻率控制硬件之上，并介紹了ECS Inc.提供的Wi-Fi 7系統所需的晶體、振蕩器和電感器等關(guān)鍵元件，分析了這些元件在發(fā)揮Wi-Fi 7潛力方面的重要作用。
文章概述
本文詳細介紹了Wi-Fi 7技術(shù)及其頻率控制的重要性，探討了自動(dòng)頻率協(xié)調（AFC）、多鏈路操作(MLO)和4K正交調幅(4K QAM)等技術(shù)如何進(jìn)一步增強Wi-Fi 7性能。文章指出Wi-Fi 7的卓越性能建立在高精度頻率控制硬件之上，并介紹了ECS Inc.提供的Wi-Fi 7系統所需的晶體、振蕩器和電感器等關(guān)鍵元件，分析了這些元件在發(fā)揮Wi-Fi 7潛力方面的重要作用。
Wi-Fi 需要使用一定范圍的無(wú)線(xiàn)電頻率才能讓設備進(jìn)行通信撥號。多年來(lái)，Wi-Fi 一直使用 2.4 GHz 和5 GHz 頻段，這些頻段設備撥號進(jìn)入信道的干擾最小。
聯(lián)網(wǎng)設備數量的爆炸式增長(cháng)已使容量不堪重負。根據 Wi-Fi 聯(lián)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(wàn)計的設備爭奪指定頻段內數量有限的接入點(diǎn)和信道時(shí)，通信堵塞和連接中斷在所難免。是時(shí)候尋找另一個(gè)頻段了，Wi-Fi 7 和它的上一代產(chǎn)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(gè)全新的頻帶就像增加一條全新的高速公路，增加的車(chē)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(gè)信道更寬，這意味著(zhù)來(lái)自更多設備的數據流動(dòng)速度會(huì )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(guò) 30 Gbps，可為 AR、VR、高清視頻流和物聯(lián)網(wǎng)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(wèn)題在于，有其他實(shí)體已經(jīng)在使用該頻段。美國國防部和 NASA 等聯(lián)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(lǐng)地。在使用 6 GHz 頻段的同時(shí)，要讓現有頻段的用戶(hù)不受干擾，還需要額外的技術(shù)，即自動(dòng)頻率協(xié)調 (AFC)。
Wi-Fi 7 的補充技術(shù)
有了 Wi-Fi 7，我們可以獲得更多、更廣的接入信道。通過(guò)一系列互補技術(shù)，用戶(hù)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(gè)信道。
AFC
AFC（自動(dòng)頻率協(xié)調）使 Wi-Fi 的使用不會(huì )侵犯 6 GHz 頻段的現有用戶(hù)。其工作原理是將現有用戶(hù)的信息（包括天線(xiàn)位置及其方向）和其他參數輸入數據庫。新的 Wi-Fi 7 連接會(huì )根據該數據庫進(jìn)行檢查，以確保不會(huì )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(gè)單元，同時(shí)通過(guò)同一頻段的不同信道進(jìn)行路由的能力。Wi-Fi 7 中的 MLO 將這一能力向前推進(jìn)了一步，使數據能夠通過(guò)多個(gè)信道和頻帶進(jìn)行流式傳輸。在這種情況下，單一數據流可通過(guò) 2.4 GHz、5 GHz 或 6 GHz（視可用性而定）進(jìn)行路由。這使得數據傳輸更快，在信道受損或不可用時(shí)也不會(huì )出現延遲。
4K正交調幅 (4K QAM)
QAM 可以通過(guò)疊加不同振幅和相位的信號來(lái)分發(fā)大量信息，從而更好地利用頻譜。由于電波不會(huì )重疊，因此傳輸過(guò)程不會(huì )產(chǎn)生噪音。4K 意味著(zhù) 4000 多個(gè)信號可以同時(shí)通過(guò)。Wi-Fi 7 將該技術(shù)進(jìn)行了標準化，并通過(guò)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(shù)，具有多個(gè)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(hù)延遲降低 25%，而 MLO 可將單用戶(hù)延遲改善80%。
Wi-Fi的頻率控制
能夠實(shí)現 Wi-Fi 7 的技術(shù)令人印象深刻，它依賴(lài)于嚴格的頻率控制。將數據打包到信道中，無(wú)論如何的有效，都需要絕對的精度；否則，信號可能就會(huì )相互干擾，導致性能低下。
新的 Wi-Fi 標準要求設備和接入點(diǎn)都采用現代化的無(wú)線(xiàn)電設備。這些功能強大的無(wú)線(xiàn)電設備可以同時(shí)調諧到多個(gè)頻段，繞過(guò) 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(lài)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(dòng)對于保持數據的完整性和降低錯誤率非常重要?，F在僅有穩定的頻率是不夠的，信號應付不了隨著(zhù)時(shí)間和溫度而產(chǎn)生的衰減。振動(dòng)、沖擊和長(cháng)期退化都會(huì )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(guān)重要。
振蕩器可完成數據傳輸所需的所有任務(wù)，包括產(chǎn)生穩定的信號、確保所有通信的時(shí)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(chǎn)生的輸出進(jìn)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(shí)，就會(huì )形成 LC 電路，從而使 Wi-Fi 系統能夠專(zhuān)注于特定的頻段，并過(guò)濾掉外來(lái)噪聲。
ECS Inc. 生產(chǎn) 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(wú)線(xiàn)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(pán)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(wú)線(xiàn)應用。（圖片來(lái)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(yè)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(lián)網(wǎng)、無(wú)線(xiàn)和 Wi-Fi 應用。
ECS 還銷(xiāo)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(gè)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(wú)線(xiàn)應用。（圖片來(lái)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(wú)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(lái)源：ECS Inc.）
綜述
要充分發(fā)揮 Wi-Fi 7 的潛力，需要多個(gè)組件相互協(xié)作。振蕩器是電路的基礎，產(chǎn)生基頻，然后由晶體進(jìn)行微調。電路中的功率電感器可確保沒(méi)有外來(lái)信號干擾所需的頻率，并能平滑電壓波動(dòng)。然后，這個(gè)頻率控制系統會(huì )與像用于信號傳輸的天線(xiàn)和用于數據處理的單片機這樣的元件組合在一起。
結語(yǔ)
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(jìn) Wi-Fi 電路的基礎，也是這項歷史悠久的通信技術(shù)的可靠主力。從長(cháng)遠來(lái)看，工業(yè)自動(dòng)化和人工智能的發(fā)展可能會(huì )增加 Wi-Fi 的壓力，通信技術(shù)也將再次演進(jìn)。
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