Wi-Fi FEM進(jìn)入非線性時(shí)代

新的時(shí)代已經(jīng)來臨，舊的時(shí)代就將落幕了嗎？

進(jìn)入2024年，越來越多的客戶開始關(guān)注非線性Wi-Fi FEM，當(dāng)我們還在拼命內(nèi)卷線性Wi-Fi FEM的時(shí)候，時(shí)代的列車已經(jīng)開向非線性Wi-Fi FEM。Wi-Fi FEM指的是用于Wi-Fi 通信將一系列射頻前端電路例如功率放大器（PA）、射頻開關(guān)（Switch）、低噪聲放大器（LNA）集成在一起的射頻模組。下游應(yīng)用場(chǎng)景廣泛，主要包括智能手機(jī)、路由器、平板電腦、游戲機(jī)等。

時(shí)代拋棄你的時(shí)候，連一句再見都不會(huì)說。在科技和創(chuàng)新面前，所有的內(nèi)卷都顯得蒼白無力?？萍疾┺牟幌嘈叛蹨I，科技創(chuàng)新才是正確的出路。

我知道這一天會(huì)來，沒想到來得那么快。記得2017年去拜訪某客戶的時(shí)候，客戶問我有沒有計(jì)劃做非線性Wi-Fi FEM，我說還沒有計(jì)劃。當(dāng)時(shí)Skyworks已經(jīng)推出了非線性Wi-Fi FEM。

后來2018年底出來創(chuàng)業(yè)三伍微，專注Wi-Fi FEM研發(fā)，就討論過做線性Wi-Fi FEM還是做非線性Wi-Fi FEM，討論很熱烈，觀點(diǎn)不一。最終我還是決定做線性Wi-Fi FEM，同時(shí)研究非線性Wi-Fi FEM，密切注視市場(chǎng)動(dòng)態(tài)。

初創(chuàng)公司各方面的資源都有限，沒有能力同時(shí)開出線性和非線性兩條線進(jìn)行研發(fā)，就選擇了線性Wi-Fi FEM方向，直到2021年，一家公司找到我要不要配合研發(fā)非線性Wi-Fi FEM，我跟CTO顧博士一起跟對(duì)方開會(huì)做了交流，感覺到非線性Wi-Fi FEM就要來了，研發(fā)同事也提醒我，做技術(shù)方向不能錯(cuò)，一旦錯(cuò)了就輸了。

創(chuàng)業(yè)是一件很痛苦的事情，常常陷入兩難。我有決策的權(quán)力，也要承擔(dān)決策失誤的責(zé)任。線性往左，非線性往右，研發(fā)人力和資金投入應(yīng)該怎么分配？都開項(xiàng)目，資源不夠；左右取舍，該選哪邊？這種煎熬，沒有創(chuàng)業(yè)過的人是很難體會(huì)的。

現(xiàn)在還不能斷定我之前的決策是對(duì)是錯(cuò)，但在非線性Wi-Fi FEM上，我們還是晚了，至少到今天，我們還拿不出非線性Wi-Fi FEM產(chǎn)品。面對(duì)客戶，我無言以對(duì)。

非線性是射頻功放的固有特性，其非線性失真表現(xiàn)為信號(hào)幅度和相位的失真。當(dāng)不存在記憶效應(yīng)時(shí)，一定幅度的信號(hào)通過非線性功放后，輸出信號(hào)幅度的增益
隨著輸入信號(hào)幅度而變化，同時(shí)相位的改變量也隨輸入信號(hào)幅度而變化。

功放的非線性失真特性及常用的非線性指標(biāo)，包括幅度/幅度和幅度/相位失真特性、1dB 壓縮點(diǎn)、三階交調(diào)系數(shù)、鄰近通道功率比、誤差矢量幅度及歸一化均方誤差。

典型的數(shù)字預(yù)失真(DPD)系統(tǒng)框圖如下圖所示。首先在數(shù)字域中利用預(yù)失真器對(duì)輸入信號(hào) u(n)進(jìn)行預(yù)處理；然后將預(yù)處理后的信號(hào)x(n)經(jīng)過上變頻通道（包括數(shù)模轉(zhuǎn)換、濾波、正交上變頻調(diào)制）后送入射頻功放；最后經(jīng)功率放大后的射頻信號(hào)s(t)由天線發(fā)射出去。若預(yù)失真器與功放的非線性特性相逆，則功放輸出信號(hào)為線性放大的射頻信號(hào)。為了設(shè)計(jì)與功放非線性特性相逆的預(yù)失真器，需要將功放輸出信號(hào)s(t)經(jīng)耦合衰減后反饋回來，反饋信號(hào)經(jīng)過下變頻通道（包括正交下變頻解調(diào)、濾波、模數(shù)轉(zhuǎn)換）后得到含有失真信息的基帶信號(hào)y(n)，然后利用輸出信號(hào)和反饋信號(hào)就可設(shè)計(jì)出相應(yīng)的預(yù)失真器。

業(yè)界領(lǐng)先的射頻前端模組（FEM）供應(yīng)商Qorvo認(rèn)為，用于Wi-Fi接入點(diǎn)的非線性FEM技術(shù)是正確實(shí)現(xiàn)三頻段Wi-Fi 6E和Wi-Fi 7設(shè)計(jì)的關(guān)鍵；原因在于，新的非線性方法提高了功率放大器（PA）的效率，降低了功耗。Qorvo表示，這將帶來一系列優(yōu)勢(shì)；其新型非線性FEM元件也已準(zhǔn)備就緒，將于2024年批量投放市場(chǎng)。

在此之前，線性放大一直是包括Wi-Fi前端模組（FEM）在內(nèi)射頻（RF）設(shè)計(jì)所追求的“圣杯”，即在RF信號(hào)到達(dá)Wi-Fi天線之前用于放大發(fā)射和接收RF信號(hào)（且失真最小）的集成電路。

目前FEM的設(shè)計(jì)和應(yīng)用方法正在整個(gè)行業(yè)發(fā)生轉(zhuǎn)變，與線性放大器相比，非線性FEM所需的電流更小，功耗可降低20-25%。采用了DPD（數(shù)字預(yù)失真）技術(shù)，為避免固有失真造成的信號(hào)衰減。而最先進(jìn)的Wi-Fi芯片組采用查表方法為非線性FEM提供預(yù)失真參數(shù)。通過這種方式，F(xiàn)EM可獲得快速校準(zhǔn)，而且該方案也幾乎不需要消耗任何處理器功耗。

Wi-Fi FEM技術(shù)路線發(fā)生了轉(zhuǎn)變，從線性開始切換到非線性。Wi-Fi FEM公司的路也發(fā)生了改變，卷完線性，又要開始卷非線性。到今天，推出非線性Wi-Fi FEM的公司已有四家，例如Skyworks、Qorvo、Richwave、康希通信。三伍微正趕在路上，讓我們一起開創(chuàng)Wi-Fi FEM的非線性時(shí)代吧。