El rendimiento de un dispositivo inalámbrico no depende únicamente del microcontrolador o del módulo Wi-Fi utilizado. Elementos aparentemente secundarios, como los filtros de radiofrecuencia (RF), desempeñan un papel fundamental para garantizar una comunicación estable, minimizar las interferencias y facilitar la certificación del producto.
El front-end RF cada vez tiene más importancia
Durante muchos años, el diseño de un dispositivo inalámbrico consistía principalmente en seleccionar un módulo Wi-Fi certificado y diseñar correctamente la antena. Sin embargo, la llegada de tecnologías como Wi-Fi 6E, Wi-Fi 7, 5G y la creciente convivencia entre múltiples radios inalámbricas ha incrementado notablemente la complejidad del front-end RF.
Hoy, elementos como los filtros de radiofrecuencia, la adaptación de impedancias o la selección de componentes ya no son detalles secundarios, sino factores que pueden determinar el rendimiento del producto, su capacidad para superar la certificación y la calidad de la comunicación en entornos reales.
Pero ¿qué diferencias existen entre ambas tecnologías? ¿Cuál resulta más adecuada para un nuevo producto IoT? ¿Cuándo merece la pena utilizar un BAWplexer como el Qorvo QPQ4701?
En este artículo analizamos las características de los principales filtros RF utilizados actualmente y explicamos en qué situaciones resulta recomendable cada uno.
¿Qué es un filtro RF?
Antes de comparar las distintas tecnologías conviene entender su función.
Un filtro de radiofrecuencia permite dejar pasar únicamente las frecuencias útiles mientras atenúa aquellas señales que pueden generar interferencias.
En un dispositivo Wi-Fi moderno ayuda, por ejemplo, a:
- Mejorar la sensibilidad del receptor.
- Reducir el ruido fuera de banda.
- Minimizar interferencias procedentes de LTE o 5G.
- Facilitar la convivencia entre varias radios inalámbricas.
- Mejorar el cumplimiento de las normas EMC y RED.
Sin estos filtros, un equipo podría funcionar correctamente en un laboratorio y, sin embargo, presentar problemas cuando se instala en un entorno industrial con múltiples emisores funcionando simultáneamente.
¿Por qué los filtros RF son cada vez más importantes?
Durante muchos años, el diseño del front-end RF de un dispositivo inalámbrico era relativamente sencillo. En la mayoría de los casos, el equipo incorporaba una única tecnología de comunicación, como Wi-Fi o Bluetooth, y el riesgo de interferencias entre radios era reducido.
Sin embargo, la evolución de la electrónica conectada ha cambiado por completo este escenario. Hoy es habitual encontrar dispositivos que integran Wi-Fi 7, Bluetooth LE, LTE, 5G, GNSS e incluso otras tecnologías inalámbricas dentro del mismo equipo. Además, la expansión del Edge AI, la automatización industrial y el IoT ha incrementado el número de dispositivos que transmiten datos de forma simultánea en un mismo entorno.
La evolución hacia estándares inalámbricos más exigentes no solo aumenta la velocidad de transmisión, sino que también introduce nuevos retos de integración y coexistencia. En nuestro artículo sobre Wi-Fi 7 para IoT industrial analizamos cómo estos cambios afectan al diseño RF, la arquitectura de la PCB y la validación de los dispositivos electrónicos.
La convivencia entre múltiples radios
Cuando varias radios comparten espacio dentro de un mismo dispositivo, aumenta el riesgo de que unas interfieran sobre otras. Las emisiones fuera de banda, el ruido generado por transmisores cercanos o la proximidad entre diferentes circuitos de radiofrecuencia pueden afectar al rendimiento del receptor y reducir la calidad de la comunicación.
En este contexto, los filtros RF adquieren un papel fundamental al aislar las bandas de frecuencia utilizadas por cada tecnología y minimizar las interferencias entre ellas.
La coexistencia de diferentes tecnologías inalámbricas forma parte de una evolución más amplia de la conectividad IoT. En nuestro análisis sobre nuevas tecnologías y protocolos para dispositivos conectados explicamos cómo estas soluciones pueden complementarse dentro de una misma arquitectura electrónica.
Un componente clave del front-end RF
Los filtros SAW y BAW ya no son simplemente componentes auxiliares del diseño. Se han convertido en elementos esenciales del front-end RF, ayudando a mejorar la sensibilidad del receptor, reducir las emisiones no deseadas y facilitar la coexistencia entre Wi-Fi, Bluetooth, LTE y 5G.
Su correcta selección influye directamente en el rendimiento del dispositivo, especialmente en productos IoT industriales, gateways, equipos de comunicaciones y sistemas donde varias tecnologías inalámbricas deben funcionar de forma simultánea.
¿Cómo funcionan los filtros SAW?
Los filtros SAW (Surface Acoustic Wave) convierten la señal eléctrica en ondas acústicas que se propagan sobre la superficie de un material piezoeléctrico.
Su principal ventaja es la excelente relación entre prestaciones y coste, motivo por el que llevan décadas utilizándose en equipos de comunicaciones.
Ventajas
- Precio reducido.
- Tamaño compacto.
- Buen rendimiento hasta aproximadamente 2,5-3 GHz.
- Muy utilizados en Bluetooth, GNSS y algunas bandas LTE.
Limitaciones
- Mayor pérdida de inserción en frecuencias elevadas.
- Menor capacidad para manejar altas potencias.
- Menor selectividad frente a tecnologías más modernas.
¿Cuándo sigue siendo una buena elección?
A pesar de la evolución de las tecnologías inalámbricas, los filtros SAW continúan siendo una excelente opción en aplicaciones donde las frecuencias de trabajo son moderadas y el coste constituye un factor importante. Dispositivos Bluetooth, receptores GNSS, sensores IoT o determinados equipos LTE siguen utilizando esta tecnología con excelentes resultados.
¿Qué son los filtros BAW?
Los filtros BAW (Bulk Acoustic Wave) utilizan ondas acústicas que se propagan a través del volumen del material piezoeléctrico, lo que permite obtener una respuesta mucho más selectiva en frecuencias elevadas.
Por este motivo se han convertido en la tecnología predominante para Wi-Fi 6E, Wi-Fi 7 y aplicaciones 5G.
Ventajas
- Muy baja pérdida de inserción.
- Excelente rechazo fuera de banda.
- Mayor estabilidad térmica.
- Mejor comportamiento por encima de 3 GHz.
- Capacidad para trabajar con mayores niveles de potencia.
Inconvenientes
- Precio superior.
- Fabricación más compleja.
¿Cuándo merece la pena utilizar un filtro BAW?
La mayor selectividad y el mejor comportamiento en altas frecuencias hacen que los filtros BAW resulten especialmente interesantes cuando un mismo dispositivo integra varias tecnologías inalámbricas o debe operar en bandas próximas con elevados requisitos de aislamiento.
Por este motivo se utilizan cada vez con mayor frecuencia en equipos Wi-Fi 6E, Wi-Fi 7, 5G y gateways industriales.
SAW vs BAW: comparativa técnica
| Característica | SAW | BAW |
|---|---|---|
| Frecuencia óptima | Hasta 3 GHz | Más de 3 GHz |
| Pérdida de inserción | Media | Muy baja |
| Selectividad | Alta | Muy alta |
| Potencia soportada | Media | Alta |
| Estabilidad térmica | Buena | Excelente |
| Coste | Bajo | Superior |
| Wi-Fi 6E / Wi-Fi 7 | Limitado | Excelente |
| LTE / 5G | Adecuado | Excelente |
La elección entre ambas tecnologías no depende únicamente de la frecuencia de trabajo. Factores como el coste, la potencia transmitida, el número de radios integradas o los requisitos de certificación también influyen de forma decisiva.
Las diferencias entre SAW y BAW están relacionadas con la forma de propagación de las ondas acústicas y con las características de los materiales y estructuras utilizados. Para profundizar en sus principios de funcionamiento y prestaciones, Qorvo ofrece una comparativa técnica entre filtros SAW y BAW que analiza sus principales ventajas y limitaciones.
¿Qué es un BAWplexer?
Una evolución de los filtros BAW son los BAWplexers, capaces de combinar varias bandas de frecuencia manteniendo un elevado aislamiento entre ellas.
Su objetivo es mejorar la coexistencia entre tecnologías inalámbricas que trabajan simultáneamente.
Un ejemplo de esta integración es el QPQ4701 de Qorvo, un BAWplexer que combina rutas para Wi-Fi de 2,4 y 5 GHz en una arquitectura de antena compartida. Su diseño incorpora filtrado para mejorar el rechazo de señales próximas de determinadas bandas LTE y 5G, reduciendo el riesgo de interferencias en equipos con múltiples tecnologías inalámbricas.
Entre sus ventajas destacan:
- Mejora de la coexistencia Wi-Fi/LTE;
- Bajas pérdidas;
- Soporte para altas potencias;
- Reducido tamaño;
- Optimización para Wi-Fi 6 y Wi-Fi 6E.
Este tipo de componentes resulta especialmente interesante en puntos de acceso, gateways industriales y dispositivos IoT que integran varias radios.
¿Por qué aparecen los BAWplexers?
La evolución de las comunicaciones inalámbricas ha cambiado profundamente la arquitectura de los dispositivos electrónicos. Hace unos años, muchos equipos incorporaban una única interfaz de radio y un filtro RF era suficiente para garantizar un funcionamiento correcto.
Hoy la situación es muy diferente. Un mismo producto puede integrar Wi-Fi, Bluetooth, LTE, 5G, GNSS e incluso otros protocolos inalámbricos que deben funcionar de forma simultánea compartiendo un espacio muy reducido dentro de la PCB.
La creciente complejidad del front-end RF
La coexistencia de múltiples radios incrementa el riesgo de interferencias entre bandas de frecuencia próximas. Además, los requisitos de rendimiento y certificación son cada vez más exigentes, especialmente en aplicaciones industriales, dispositivos IoT y equipos de comunicaciones avanzadas.
Para responder a este desafío surgen los BAWplexers, componentes capaces de combinar varias bandas de frecuencia manteniendo un elevado aislamiento entre ellas y reduciendo las pérdidas de inserción. De este modo, facilitan la integración de múltiples tecnologías inalámbricas dentro del mismo dispositivo sin comprometer el rendimiento del sistema.
Una solución para los dispositivos inalámbricos actuales
Más que sustituir a los filtros tradicionales, los BAWplexers responden a una nueva necesidad del mercado: diseñar productos cada vez más compactos, capaces de integrar varias tecnologías de comunicación y preparados para trabajar en entornos radioeléctricos cada vez más complejos.
Por este motivo, su utilización es cada vez más habitual en gateways IoT, puntos de acceso Wi-Fi 6E y Wi-Fi 7, equipos 5G, dispositivos industriales y otros sistemas donde la coexistencia entre múltiples radios resulta un factor crítico para garantizar un funcionamiento fiable.
Comparativa de fabricantes y soluciones del mercado
Aunque SAW y BAW son tecnologías ampliamente utilizadas, existen distintos fabricantes especializados en filtros RF para aplicaciones Wi-Fi, Bluetooth, LTE y 5G.
| Fabricante | Tecnología destacada | Aplicaciones habituales |
|---|---|---|
| Qorvo | BAW, BAWplexer | Wi-Fi 6/6E, 5G, IoT industrial |
| Murata | SAW, BAW | Bluetooth, GNSS, LTE, Wi-Fi |
| TDK | SAW | Dispositivos móviles, IoT |
| Skyworks | SAW, BAW | Front-end RF, smartphones, Wi-Fi |
| Taiyo Yuden | SAW | Bluetooth, GNSS |
| Broadcom | BAW | Equipos Wi-Fi y smartphones |
| Qualcomm RF360 | BAW | Plataformas móviles y 5G |
Cada fabricante ofrece soluciones optimizadas para diferentes rangos de frecuencia, niveles de potencia y requisitos de integración.
¿Cómo elegir un filtro RF?
La elección de un filtro RF no debe basarse únicamente en la tecnología utilizada o en el fabricante del componente. Cada aplicación presenta unos requisitos diferentes y seleccionar el filtro adecuado implica analizar el conjunto del diseño electrónico.
Frecuencia de funcionamiento
El primer criterio es la banda de frecuencia en la que trabajará el dispositivo. Mientras que los filtros SAW ofrecen un excelente rendimiento en aplicaciones como Bluetooth, GNSS o determinadas bandas LTE, los filtros BAW resultan más adecuados para tecnologías que operan por encima de los 3 GHz, como Wi-Fi 6E, Wi-Fi 7 o muchas aplicaciones 5G.
Potencia y prestaciones RF
También es importante considerar el nivel de potencia transmitida, las pérdidas de inserción, el rechazo fuera de banda y la sensibilidad requerida por el receptor. En aplicaciones donde conviven varias radios inalámbricas, estos parámetros pueden marcar una diferencia significativa en el rendimiento final del sistema.
Espacio disponible en la PCB
En productos compactos, el tamaño del front-end RF es un factor clave. La integración de filtros, duplexores, antenas y otros componentes debe realizarse teniendo en cuenta las limitaciones de espacio y el impacto sobre el diseño de la PCB y el comportamiento electromagnético del dispositivo.
Coste y disponibilidad
No siempre la solución más avanzada es la más adecuada. En muchos proyectos IoT industriales resulta preferible utilizar un componente con mejores plazos de suministro, mayor disponibilidad y un coste optimizado, siempre que cumpla los requisitos técnicos de la aplicación.
Requisitos de certificación
Por último, la elección del filtro también influye en la capacidad del producto para superar los ensayos de compatibilidad electromagnética (EMC) y las certificaciones aplicables. Un filtro correctamente seleccionado puede facilitar la coexistencia entre tecnologías inalámbricas, reducir interferencias y minimizar el riesgo de rediseños durante la fase de validación.
En definitiva, seleccionar un filtro RF no consiste únicamente en comparar especificaciones técnicas. Es una decisión que debe formar parte del diseño global del front-end RF, considerando la aplicación, el entorno de funcionamiento y los objetivos del proyecto desde las primeras fases del desarrollo electrónico.
En los productos destinados al mercado europeo, el diseño RF también debe contemplar los requisitos aplicables de la Directiva de Equipos Radioeléctricos (RED) de la Unión Europea. La selección del filtro puede contribuir al cumplimiento de los requisitos de emisiones y coexistencia, aunque la conformidad debe evaluarse sobre el equipo completo.
¿Qué filtro elegir según la aplicación?
La elección entre un filtro SAW y uno BAW no depende exclusivamente del estándar inalámbrico utilizado. Aunque los filtros BAW suelen ofrecer ventajas en aplicaciones de alta frecuencia y con requisitos exigentes de selectividad, los filtros SAW continúan siendo una alternativa competitiva en numerosos diseños electrónicos.
Por este motivo, resulta más útil evaluar las necesidades reales del dispositivo que asociar directamente una tecnología de filtrado a Wi-Fi, Bluetooth o 5G. La siguiente guía resume los principales criterios que conviene analizar antes de seleccionar un filtro RF.
Más importante que el filtro: el diseño RF
Seleccionar un filtro SAW o BAW adecuado es solo una parte del desarrollo de un dispositivo inalámbrico. El rendimiento final dependerá de cómo se integre ese componente dentro del front-end RF y de las decisiones tomadas durante el diseño electrónico.
Diseño de la antena
La antena es el elemento encargado de transmitir y recibir la señal de radiofrecuencia. Su tipo, ubicación y adaptación al resto del circuito influyen directamente en el alcance, la sensibilidad del receptor y la calidad de la comunicación. Incluso el mejor filtro RF puede ofrecer un rendimiento limitado si la antena no está correctamente integrada.
Matching Network
La red de adaptación de impedancias (Matching Network) garantiza una transferencia eficiente de energía entre el transmisor, el filtro RF y la antena. Un diseño incorrecto puede provocar pérdidas de potencia, aumentar las reflexiones de la señal y reducir el rendimiento del sistema, especialmente en aplicaciones Wi-Fi 6E, Wi-Fi 7 y 5G.
Layout de la PCB
El diseño del layout de la PCB resulta especialmente crítico en circuitos de radiofrecuencia. La longitud de las pistas, las transiciones entre capas, la ubicación de los componentes y el aislamiento respecto a circuitos digitales pueden afectar a la integridad de la señal y aumentar la susceptibilidad a las interferencias.
La integración física de un filtro RF debe seguir las recomendaciones específicas del fabricante, especialmente en lo relativo a las conexiones de masa, las vías y el trazado de las señales. Como ejemplo práctico, la nota de aplicación del filtro BAW QPQ5501 de Qorvo muestra consideraciones de layout que ayudan a comprender la importancia de estas decisiones.
Plano de masa
Un plano de masa continuo y correctamente diseñado proporciona un camino de retorno adecuado para las señales de alta frecuencia y contribuye a reducir el ruido electromagnético. Interrupciones, estrechamientos o cambios bruscos en el plano de masa pueden degradar significativamente el comportamiento del front-end RF.
La integración de los filtros RF debe abordarse junto con el diseño de las pistas, los planos de masa y la ubicación de la antena. Una selección adecuada del filtro puede perder parte de sus ventajas si el layout introduce desadaptaciones o interferencias. En nuestro artículo sobre diseño de PCBs para dispositivos IoT profundizamos en estos aspectos y en su influencia sobre la fiabilidad de las comunicaciones inalámbricas.
Integración del front-end RF
Filtros, antenas, amplificadores, conmutadores RF y otros componentes deben diseñarse como un único conjunto. La selección individual de cada elemento es importante, pero el rendimiento real del dispositivo dependerá de cómo interactúen entre sí y de la optimización global del front-end RF.
En definitiva, un buen diseño de radiofrecuencia no consiste únicamente en seleccionar los mejores componentes del mercado, sino en conseguir que todos ellos trabajen de forma conjunta para ofrecer una comunicación estable, minimizar las interferencias y facilitar la certificación del producto.
Consejo
En muchos proyectos IoT industriales no es necesario utilizar el filtro más avanzado disponible. La elección debe responder al entorno de funcionamiento, las bandas de frecuencia utilizadas y los requisitos de certificación. En dispositivos con Wi-Fi 6E, Wi-Fi 7 o coexistencia con LTE y 5G, los filtros BAW suelen ofrecer ventajas claras. Sin embargo, en aplicaciones Bluetooth o GNSS un filtro SAW continúa siendo una solución eficiente y económicamente muy competitiva.
Conclusión
La evolución hacia Wi-Fi 6, Wi-Fi 6E, Wi-Fi 7 y la creciente convivencia con tecnologías como Bluetooth, LTE y 5G están aumentando la importancia del diseño del front-end RF. Elegir correctamente entre un filtro SAW, un filtro BAW o un BAWplexer no solo influye en la calidad de la comunicación, sino también en la facilidad para superar las certificaciones, la robustez del producto y la experiencia final del usuario.
Más allá de la tecnología empleada, el rendimiento de un dispositivo inalámbrico depende del conjunto del diseño electrónico: la antena, el layout RF, el plano de masa, la adaptación de impedancias y la integración de todos los componentes deben considerarse desde las primeras fases del proyecto para evitar problemas durante la industrialización.
¿Necesitas diseñar un front-end RF para Wi-Fi, Bluetooth o 5G?
Seleccionar correctamente un filtro SAW o BAW es solo una parte del desarrollo. El rendimiento final dependerá también del diseño RF, la integración de la antena, la adaptación de impedancias, el layout de la PCB y la estrategia de certificación.
En Kenso Circuits ayudamos a empresas de toda España a desarrollar dispositivos inalámbricos para IoT industrial, automatización y comunicaciones avanzadas, participando en todas las fases del proyecto:
- Diseño del front-end RF.
- Selección de filtros SAW y BAW.
- Integración de antenas.
- Optimización del layout RF.
- Validación EMC y preparación para certificación.
- Industrialización y fabricación.
Preguntas frecuentes
¿Qué diferencia existe entre un filtro SAW y uno BAW?
La principal diferencia radica en la forma en que se propagan las ondas acústicas dentro del dispositivo. Los filtros SAW utilizan ondas superficiales, mientras que los BAW emplean ondas que atraviesan el material piezoeléctrico, permitiendo un mejor comportamiento en frecuencias elevadas.
¿Cuándo merece la pena utilizar un filtro BAW?
Resulta especialmente recomendable en productos con Wi-Fi 6, Wi-Fi 6E, Wi-Fi 7 o aplicaciones 5G donde se requiere una elevada selectividad, bajas pérdidas y una buena coexistencia entre múltiples tecnologías inalámbricas.
¿Qué es un BAWplexer?
Es un dispositivo que combina varias bandas de frecuencia utilizando tecnología BAW, permitiendo compartir una antena o mejorar el aislamiento entre diferentes radios con muy bajas pérdidas de inserción.
¿Un filtro RF mejora el alcance de un dispositivo?
Indirectamente sí. Al reducir el ruido y las interferencias, mejora la sensibilidad del receptor y la calidad del enlace, lo que puede traducirse en una comunicación más estable y un mayor alcance efectivo.
¿Es necesario utilizar filtros RF en todos los productos IoT?
No siempre. Muchos módulos certificados ya incorporan parte del filtrado necesario. Sin embargo, en diseños personalizados o aplicaciones industriales con varias radios funcionando simultáneamente, su utilización puede resultar clave para garantizar el rendimiento y facilitar la certificación.
¿Qué es la pérdida de inserción?
La pérdida de inserción es la reducción de potencia que experimenta una señal al atravesar un filtro RF. Cuanto menor sea esta pérdida, mayor será la eficiencia del sistema y mejor el rendimiento de la comunicación inalámbrica.
¿Qué significa el rechazo fuera de banda?
El rechazo fuera de banda indica la capacidad de un filtro para atenuar señales que se encuentran fuera de la frecuencia de funcionamiento. Un buen rechazo ayuda a reducir interferencias entre tecnologías como Wi-Fi, Bluetooth, LTE o 5G y mejora la sensibilidad del receptor.
¿Todos los módulos Wi-Fi incorporan filtros RF?
No necesariamente. Muchos módulos Wi-Fi certificados ya integran parte del front-end RF, incluyendo filtros y otros componentes. Sin embargo, en diseños electrónicos personalizados o en dispositivos con varias radios inalámbricas, puede ser necesario incorporar filtros RF adicionales para optimizar el rendimiento y facilitar la certificación.
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