Wi-Fi FEM进入非线性时代

Penny2023

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，当大家还在拼命内卷线性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。

初创企业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，一家企业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，大家还是晚了，至少到今天，大家还拿不出非线性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企业的路也发生了改变，卷完线性，又要开始卷非线性。到今天，推出非线性Wi-Fi FEM的企业已有四家，例如Skyworks、Qorvo、Richwave、康希通信。三伍微正赶在路上，让大家一起开创Wi-Fi FEM的非线性时代吧。