原创 Wi-Fi FEM进入非线性时代

2024-5-23 16:27 155 1 1 分类: 通信
新的时代已经来临,旧的时代就将落幕了吗?

进入2024年,越来越多的客户开始关注非线性Wi-Fi FEM,当我们还在拼命内卷线性Wi-Fi FEM的时候,时代的列车已经开向非线性Wi-Fi FEM。Wi-Fi FEM指的是用于Wi-Fi 通信将一系列射频前端电路例如功率放大器(PA)、射频开关(Switch)、低噪声放大器(LNA)集成在一起的射频模组。下游应用场景广泛,主要包括智能手机、路由器、平板电脑、游戏机等。

时代抛弃你的时候,连一句再见都不会说。在科技和创新面前,所有的内卷都显得苍白无力。科技博弈不相信眼泪,科技创新才是正确的出路。

我知道这一天会来,没想到来得那么快。记得2017年去拜访某客户的时候,客户问我有没有计划做非线性Wi-Fi FEM,我说还没有计划。当时Skyworks已经推出了非线性Wi-Fi FEM。

后来2018年底出来创业三伍微,专注Wi-Fi FEM研发,就讨论过做线性Wi-Fi FEM还是做非线性Wi-Fi FEM,讨论很热烈,观点不一。最终我还是决定做线性Wi-Fi FEM,同时研究非线性Wi-Fi FEM,密切注视市场动态。

初创公司各方面的资源都有限,没有能力同时开出线性和非线性两条线进行研发,就选择了线性Wi-Fi FEM方向,直到2021年,一家公司找到我要不要配合研发非线性Wi-Fi FEM,我跟CTO顾博士一起跟对方开会做了交流,感觉到非线性Wi-Fi FEM就要来了,研发同事也提醒我,做技术方向不能错,一旦错了就输了。

创业是一件很痛苦的事情,常常陷入两难。我有决策的权力,也要承担决策失误的责任。线性往左,非线性往右,研发人力和资金投入应该怎么分配?都开项目,资源不够;左右取舍,该选哪边?这种煎熬,没有创业过的人是很难体会的。

现在还不能断定我之前的决策是对是错,但在非线性Wi-Fi FEM上,我们还是晚了,至少到今天,我们还拿不出非线性Wi-Fi FEM产品。面对客户,我无言以对。

非线性是射频功放的固有特性,其非线性失真表现为信号幅度和相位的失真。当不存在记忆效应时,一定幅度的信号通过非线性功放后,输出信号幅度的增益 随着输入信号幅度而变化,同时相位的改变量也随输入信号幅度而变化。

功放的非线性失真特性及常用的非线性指标,包括幅度/幅度和幅度/相位失真特性、1dB 压缩点、三阶交调系数、邻近通道功率比、误差矢量幅度及归一化均方误差。

典型的数字预失真(DPD)系统框图如下图所示。首先在数字域中利用预失真器对输入信号 u(n)进行预处理;然后将预处理后的信号x(n)经过上变频通道(包括数模转换、滤波、正交上变频调制)后送入射频功放;最后经功率放大后的射频信号s(t)由天线发射出去。若预失真器与功放的非线性特性相逆,则功放输出信号为线性放大的射频信号。为了设计与功放非线性特性相逆的预失真器,需要将功放输出信号s(t)经耦合衰减后反馈回来,反馈信号经过下变频通道(包括正交下变频解调、滤波、模数转换)后得到含有失真信息的基带信号y(n),然后利用输出信号和反馈信号就可设计出相应的预失真器。

业界领先的射频前端模组(FEM)供应商Qorvo认为,用于Wi-Fi接入点的非线性FEM技术是正确实现三频段Wi-Fi 6E和Wi-Fi 7设计的关键;原因在于,新的非线性方法提高了功率放大器(PA)的效率,降低了功耗。Qorvo表示,这将带来一系列优势;其新型非线性FEM元件也已准备就绪,将于2024年批量投放市场。

在此之前,线性放大一直是包括Wi-Fi前端模组(FEM)在内射频(RF)设计所追求的“圣杯”,即在RF信号到达Wi-Fi天线之前用于放大发射和接收RF信号(且失真最小)的集成电路。

目前FEM的设计和应用方法正在整个行业发生转变,与线性放大器相比,非线性FEM所需的电流更小,功耗可降低20-25%。采用了DPD(数字预失真)技术,为避免固有失真造成的信号衰减。而最先进的Wi-Fi芯片组采用查表方法为非线性FEM提供预失真参数。通过这种方式,FEM可获得快速校准,而且该方案也几乎不需要消耗任何处理器功耗。

Wi-Fi FEM技术路线发生了转变,从线性开始切换到非线性。Wi-Fi FEM公司的路也发生了改变,卷完线性,又要开始卷非线性。到今天,推出非线性Wi-Fi FEM的公司已有四家,例如Skyworks、Qorvo、Richwave、康希通信。三伍微正赶在路上,让我们一起开创Wi-Fi FEM的非线性时代吧。

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