本文出现在Microwaves＆Rf.并经允许在此发表。
在实现自动车辆的未来，Wi-Fi和5G都将是必要的。挑战在于这些无线连接技术将如何共存。它们与其他车载无线电系统之间的频谱干扰可以抑制运行并可能使乘客处于风险。本文突出了高选择性过滤器解决方案如何在未来自动驾驶汽车中与Wi-Fi和电子收费收集（ETC）的共存。
车辆连接基础
下一代自动驾驶汽车将持续捕捉和解释周围环境的实时数据，以实现汽车安全和自动驾驶。为了在没有人为干预的情况下进行导航，所有类型的数据都必须与车辆和周围的基础设施实时共享。这种通信将通过V2X无线电系统进行。从其他车辆到交通灯再到行人，所有东西之间都在不断地交换信息。汽车将拥有在没有驾驶员协助的情况下安全刹车和加速所需的所有数据。
V2X包括车辆到车辆（V2V），车辆到基础设施（V2I），车辆到网络（V2N）和车辆到行人（V2P）通信。这些系统不仅可以减少交通事故和伤害，还将提高全球运输效率，大大减少有害的公司2排放。综合起来，对公共卫生和私人安全的积极影响将是重大的。
V2X技术基于5.9 ghz的专用短距离通信(DSRC)标准，专为快速移动的物体设计。它使得在非视距条件下建立可靠的无线电连接成为可能。任何干扰V2X连接的东西都会限制自动驾驶汽车感知道路危险并做出反应的能力。由于V2X既可以是C-V2X (cellular vehicle-to-everything)，即使用蜂窝技术建立直接通信连接;DSRC基于IEEE 802.11p标准，曾经是唯一可用的V2X技术。
尽管不同的汽车制造商和国家支持一种标准而不是另一种标准，但它们都利用相同的频谱来解决相同的问题，它们可以共存。这意味着这两个标准都需要高性能的滤波，以减轻频谱干扰对车辆运行和乘客安全的不利影响。
理解连接技术
为了更好地解决这些共存的挑战，了解车辆连接中涉及的不同技术以及它们如何交互是有帮助的。除了V2X，一辆自动驾驶汽车还可以安装多达四种不同类型的无线电:
4 g / 5 g云连接
- 汽车OEM服务:应用程序将包括远程诊断和监控汽车操作，制定空中软件更新，执行遥操作，并运营共享自动车辆的舰队。
- 车载经历:司机和乘客将使用这种类型的连接来享受新的车载体验，从基于增强现实的导航到后座娱乐和音乐流服务。
无线网络
- 车载经历:司机和乘客将使用车内Wi-Fi进行超高清(ultra-HD)视频流传输，并通过兼容设备和无线备份摄像头进行屏幕镜像。
- 汽车经销商服务:Wi-Fi将支持启用自动办理登机手续，诊断数据传输和软件更新。
蓝牙
- 司机和乘客可以通过蓝牙播放高保真的音乐，还可以使用智能手机作为钥匙卡等实用服务。
卫星数字音频无线电服务(SDARS)
- 通过与卫星无线电服务的连接，车辆使用者可以在任何地方收听他们喜欢的无线电广播。
在某些情况下，这些无线电技术将使用相邻的频段，创建共存问题。
例如，Wi-Fi在2.4 ghz、5.2 ghz和5.6 ghz频段工作。这意味着2.4 ghz Wi-Fi在LTE B40和B41频段之间运行。与2.4 GHz相比，5ghz Wi-Fi的数据传输速率更高，因为带宽更大，可以将更多的频道捆绑在一起。但这与V2X有交互(图1)当乘客使用5.6 GHz或移动热点时。这意味着无线电设计人员必须使用正确的滤波器产品 - 在相邻频段中具有足够衰减的滤波器，以提供良好的接收器灵敏度 - 以确保对接收器相对低的去噪度。
高性能过滤- - - - - -为什么LTCC不够
这些不同的无线技术都有助于改进的汽车内部体验，但它们需要多个无线电收发器彼此靠近操作。如果一个RF链的发射功率超过到达附近接收器的信号的功率电平，则显着降低了系统性能。由此产生的接收器灵敏度问题可以防止车辆实现安全操作的法规遵从性。
共存过滤器会降低这些“攻击性信号”的干扰问题，但并非所有索取在独特的汽车环境中的共存功能的所有过滤器。例如，情节在图2.比较了B47体声波(BAW)滤波器和低温共烧陶瓷(LTCC)宽带滤波器的性能。
图中显示LTCC只过滤宽带频率。B47 BAW滤波器提供了与LTCC滤波器相似的插入损耗，但也提供了5-GHz UNII 1-3波段的高抑制。B47 BAW滤波器可以替代Tx/Rx路径上的LTCC滤波器，也可以放置在Rx侧，使V2X与5ghz Wi-Fi共存。图3.说明了LTCC滤波器如何不提供UNII 1-3频带的拒绝。
从系统和实现的角度比较LTCC和B47 V2X共存滤波器也是值得的。图4.比较了V2X和Wi-Fi天线隔离的效果，V2X链路长度为1公里。左边的图显示了一个V2X系统(TCU和有源天线)，在Tx路径上只有一个LTCC滤波器，需要超过80db的天线隔离。这在实践中是很难实现的，更不用说在现实场景中了。
图向右图4.TCU中有一个B47 V2X共存滤波器的V2X系统;有源天线只需15 dB的天线隔离，即可实现1公里的V2X链路。如果系统工程师能够实现> 20db天线隔离，他们可能只需要在有源天线中安装一个V2X共存滤波器。即使车辆没有内置Wi-Fi功能，在决定过滤解决方案时，也有其他的用例需要考虑。例如，乘客可以通过移动设备使用Wi-Fi热点。
市场上一些优化的滤波器产品使用BAW技术来解决复杂的选择性要求，从1.5 GHz到6 GHz的标准足迹。这些过滤器也提供了比陶瓷过滤器更小的占地面积，这给系统工程师更大的设计灵活性。
陷波过滤器共存缓解
然而，即使是BAW带通滤波器也不是在V2X环境中共存问题的完整解决方案。重要的是考虑陷波过滤器所扮演的基本作用。虽然上面讨论的带通滤波器提供足够的带外拒绝对UNII频带，但是将需要一个陷波滤波器在5-GHz Wi-Fi路径上的V2X频带中的“删除”Rx带噪声，从而防止Rx频带噪声耦合回到V2X系统并导致去噪。
图5.显示了这个滤波器在5ghz Wi-Fi路径上的位置图6.说明，如果在5-GHz Wi-Fi路径上不使用陷波滤波器，V2X接收器将有高达18 db的感知。在同一系统上，使用设计良好的陷波滤波器来利用BAW技术的优点，几乎没有任何意义。
由于北美、欧洲和中国的V2X和ETC频段间距较窄，因此V2X系统与ETC共存的问题也是一个需要谨慎关注的关键挑战。
解决这个问题的一种方法是在V2X路径上通过适当设计的滤波器来去除ETC频谱。在V2X前端模块(FEM)的输入端设置陷波滤波器，限制V2X系统输出的频谱发射，从而使V2X系统能够通过−65dbm /MHz的ETC规格。
选择正确的过滤方案
当设计工程师为其系统选择过滤器时，考虑最重要的参数是表征谐振器素质的两个参数：质量因子（Q）和耦合因子（K2）。高Q是实现最低插入损耗所必需的，而高k2则能够更宽的带宽。谐振器级别的技术进步有助于提高插入损耗和高选择性性能，频率高达6 GHz的频率，以解决业界最复杂的频谱挑战。
高q带通滤波器和陷波滤波器的组合为自动驾驶汽车设计中的共存挑战提供了最完整的解决方案。在先进的BAW带通和缺口滤波解决方案的支持下，所有技术在联网汽车频谱上的无缝共存，将确保我们日益移动的世界更安全、更可靠、更愉快。
Ali Bawangaonwala是V2X的营销主管Qorvo Inc .)
