Wi-Fi FEM進入非線性時代

新的時代已經來臨，舊的時代就將落幕了嗎？

進入2024年，越來越多的客戶開始關注非線性Wi-Fi FEM，當我們還在拼命內卷線性Wi-Fi FEM的時候，時代的列車已經開向非線性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（Switch）、低噪聲放大器（LNA）集成在一起的射頻模組。下游應用場景廣泛，主要包括智能手機、路由器、平板電腦、游戲機等。

時代拋棄你的時候，連一句再見都不會說。在科技和創(chuàng)新面前，所有的內卷都顯得蒼白無力。科技博弈不相信眼淚，科技創(chuàng)新才是正確的出路。

我知道這一天會來，沒想到來得那么快。記得2017年去拜訪某客戶的時候，客戶問我有沒有計劃做非線性Wi-Fi FEM，我說還沒有計劃。當時Skyworks已經推出了非線性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，觀點不一。最終我還是決定做線性Wi-Fi FEM，同時研究非線性Wi-Fi FEM，密切注視市場動態(tài)。

初創(chuàng)公司各方面的資源都有限，沒有能力同時開出線性和非線性兩條線進行研發(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顧博士一起跟對方開會做了交流，感覺到非線性Wi-Fi FEM就要來了，研發(fā)同事也提醒我，做技術方向不能錯，一旦錯了就輸了。

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

現在還不能斷定我之前的決策是對是錯，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產品。面對客戶，我無言以對。

非線性是射頻功放的固有特性，其非線性失真表現為信號幅度和相位的失真。當不存在記憶效應時，一定幅度的信號通過非線性功放后，輸出信號幅度的增益
隨著輸入信號幅度而變化，同時相位的改變量也隨輸入信號幅度而變化。

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

典型的數字預失真(DPD)系統(tǒng)框圖如下圖所示。首先在數字域中利用預失真器對輸入信號 u(n)進行預處理；然后將預處理后的信號x(n)經過上變頻通道（包括數模轉換、濾波、正交上變頻調制）后送入射頻功放；最后經功率放大后的射頻信號s(t)由天線發(fā)射出去。若預失真器與功放的非線性特性相逆，則功放輸出信號為線性放大的射頻信號。為了設計與功放非線性特性相逆的預失真器，需要將功放輸出信號s(t)經耦合衰減后反饋回來，反饋信號經過下變頻通道（包括正交下變頻解調、濾波、模數轉換）后得到含有失真信息的基帶信號y(n)，然后利用輸出信號和反饋信號就可設計出相應的預失真器。

業(yè)界領先的射頻前端模組（FEM）供應商Qorvo認為，用于Wi-Fi接入點的非線性FEM技術是正確實現三頻段Wi-Fi 6E和Wi-Fi 7設計的關鍵；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；其新型非線性FEM元件也已準備就緒，將于2024年批量投放市場。

在此之前，線性放大一直是包括Wi-Fi前端模組（FEM）在內射頻（RF）設計所追求的“圣杯”，即在RF信號到達Wi-Fi天線之前用于放大發(fā)射和接收RF信號（且失真最?。┑?a class="article-link" target="_blank" href="/tag/%E9%9B%86%E6%88%90%E7%94%B5%E8%B7%AF/">集成電路。

目前FEM的設計和應用方法正在整個行業(yè)發(fā)生轉變，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（數字預失真）技術，為避免固有失真造成的信號衰減。而最先進的Wi-Fi芯片組采用查表方法為非線性FEM提供預失真參數。通過這種方式，FEM可獲得快速校準，而且該方案也幾乎不需要消耗任何處理器功耗。

Wi-Fi FEM技術路線發(fā)生了轉變，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的非線性時代吧。