Wi－Fi 7来了，智能家电接入方式走向大一统？

近几年，Wi-Fi规格迭代很快。Wi-Fi 6标准于2019年发布，最高速率由Wi-Fi 5的3.5Gbps升至9.6Gbps，2020年Wi-Fi 6E标准公布，增加了对6GHz频谱的支持。Wi-Fi 7第一版标准草案已于2021年公布，而最近又有厂商现场展示Wi-Fi 7技术，并表示支持Wi-Fi 7的终端设备将于2023年上市。从已公布出的信息来看，Wi-Fi 7（相对应的国际标准为802.11be）将支持2.4GHz、5GHz、6GHz三个频段，在Wi-Fi 6的基础上，Wi-Fi 7将带宽从160MHz拓展到320MHz，并支持4096正交幅度调制（4096-QAM）、多资源单元（Multi-RU）、多链路操作、多用户多入多出增强（MU-MIMO）、多接入点协调（Multi-AP）等技术。Wi-Fi 7的最高速率至少是Wi-Fi 6（最高速率9.6Gbps）的三倍，有望达到46Gbps。

表1：Wi-Fi 5至Wi-Fi 7主要标准参数对比

Wi-Fi是室内无线通信性能之王

从参数来看，Wi-Fi 6/Wi-Fi 7已经是当前主流无线通信技术传输速率的天花板，尤其是规划中的Wi-Fi 7，既可以应对4K/8K视频传输，又能支持增强现实（AR）、虚拟现实（VR）和在线游戏等对数据吞吐量和延迟性能要求很高的应用。无论是蓝牙、Zigbee还是LoRa，速率都比Wi-Fi至少低2个数量级，UWB速率虽然比蓝牙和Zigbee高，但与Wi-Fi 6或Wi-Fi 7相比并无胜算，而且普及率低，目前还没有大规模应用，短时间内无法对Wi-Fi技术的市场地位造成冲击。在通信距离与配置难易程度上，Wi-Fi也不输上述技术。

就目前时间节点来说，Wi-Fi就是室内无线通信技术的性能之王，Wi-Fi在智能家电无线连接市场竞争中的优势非常突出。

1 首先，如今的手机和笔记本都标配Wi-Fi，用户随时随地可以用手机或电脑管理其他设备，这是Wi-Fi技术在智能家电市场的“群众基础”。Wi-Fi的“群众基础”好，用户学习成本低，配置简单，组网容易，这是除蓝牙外其他竞争技术难以比拟的优势。

2 其次，在电视、投影、AR、VR等视频设备中，其他竞争技术均难以有足够速率来满足4K影像等高质量视频数据的无线传输要求，高速率传输应用是Wi-Fi技术的根据地，稳固的大后方。

3 第三，传统家电新产品标配Wi-Fi的越来越多，没有配置Wi-Fi的冰箱、空调、洗衣机，很难被视作智能家电，而扫地机等新兴家电产品在发展时就已经进入无线联网时代，因而这些产品从基因中就支持Wi-Fi技术。

实现高性能Wi-Fi要攻克这几道难题

用户基础广泛，性能指标也越来越优异，Wi-Fi技术在智能家电市场隐隐透露出一统天下的趋势。不过，性能指标越高，往往意味着终端产品开发者需要应对的挑战也更大。

以射频部分实现为例，Wi-Fi 5支持256 QAM，而Wi-Fi 6则支持1024 QAM，QAM的增加对射频部分提出更高的线性度要求，有的场景下设备商对动态误差矢量幅度（EVM）的要求设置达到-47dB，这时候就要使用针对EVM做过专门优化的射频前端模块，才能确保其最终产品能够获得认证。例如贸泽电子在售的来自制造商Qorvo的5GHz Wi-Fi射频前端模块（FEM）QPF4588，就能满足这样严苛的要求。

图1：QPF4588电气参数表（图源：Qorvo）

从Wi-Fi 5升级到Wi-Fi 6，对接收端灵敏度要求也提高了，因而必须降低接收路径的噪声系数，而且，Wi-Fi标准演化对功耗要求也越来越高，要求在最低功耗水平下实现高性能，这都是射频部分设计所面临的难题。功耗增加意味着射频模块的热量增加，热量会降低整体系统性能，同时影响数据吞吐量、覆盖范围和抗干扰性。而且现在用以太网供电（PoE）的设备越来越多，以太网供电对设备功率限制较大，终端产品必须在PoE电源下实现射频输出功率最大化，射频前端性能最优化，因而低功耗设计非常重要。

与分立式射频前端模块相比，QPF4588这类集成式射频前端模块针对应用场景做了全面优化，可缩短线路长度，并减少使用额外的调谐组件，从而有助于减少插入损耗和系统热量。利用QPF4588，开发者可以轻松解决上述拦路虎，设计出高性能、低功耗的Wi-Fi 6产品。具体来看，QPF4588集成了5GHz功率放大器（PA）、稳压器、单刀双掷（SP2T）开关、可旁路低噪声放大器（LNA）以及耦合器。该模块还集成了射频功率检测器和直流功率检测器，可实现功率检测功能，并在5V工作电压下优化了PA，从而可降低功耗并保持高线性输出和高吞吐量。

QPF4588还集成了用于控制二次和三次谐波的滤波器，并具备双频双发（Dual Band Dual Concurrent，简称DBDC）时对2.4GHz的抑制能力。Wi-Fi 6同时支持2.4GHz频段，Qorvo也有多个2.4GHz频段射频前端模块产品可选，例如QPF4528或QPF7219，这些射频模块也均在贸泽电子有售。由于蓝牙设备、手机和微波炉等都可能会干扰到2.4GHz频段，所以Qorvo还提供专用滤波器以进一步提升射频部分抗干扰能力，保证通信质量，典型代表有贸泽电子在售的带缘滤波器885136和共存滤波器885128。

图2：Qorvo QPF4588Wi-Fi模块（图源：贸泽电子）