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高覆蓋/輕巧/低功耗 eFEM主攻通訊傳輸應用

文‧Jeff Lin 發布日期:2020/07/04 關鍵字:FEMWi-Fi ChipsetAntennaWi-Fi 6PALNASwitchFront-End ModuleSpatial SteamsODFMAGaAsLinearityPAEOFDMIpa

在Wi-Fi無線射頻的架構下,有三個主要的關鍵零組件決定了Wi-Fi系統的效能,它們分別是Wi-Fi射頻主晶片(Wi-Fi Chipset)、前端射頻零組件如功率放大器、低噪放大器、開關或模組(PA/LNA/Switch or Front-End Module)與天線(Antenna)。由於半導體研發與製程技術的演進,除了晶片本身的運算能力外,系統整合度也大幅提升,基於市場的激烈競爭與客戶的特殊需求,愈來愈多的Wi-Fi射頻主晶片將功率放大器整合在射頻晶片中,以提供客戶更簡易與低成本的設計。

Wi-Fi技術經過了20年的演進,為了提升其連線效率與傳輸速率,調變技術(Modulation)與無線串流數目(Spatial Steam)也有重大的改變,由於這些改變,讓整個Wi-Fi裝置的設計變得更加的複雜。舉例而言,在最新Wi-Fi 6的技術,頻率調變技術由原先的OFDM升級到ODFMA,調變也由256QAM提升到1024QAM,串流數目也從最早的1×1進階到2×2、3×3、4×4,甚至8×8,回到設計面,愈是高效率高傳輸速率的裝置也意謂著更複雜且高規格的設計,這些新的技術與變革也對前端射頻零組件帶來新的挑戰,例如更加線性的功率輸出、更低的EVM Floor、更高的效率,與更好的接收靈敏度等等。

材料科學的突飛猛進也推進射頻零組件的進步,現今主流的獨立式Wi-Fi功率放大器製程為砷化鎵(GaAs)。由於砷化鎵有優秀高頻傳輸且具有高頻、抗輻射、耐高溫等特性,目前射頻功率放大器以砷化鎵IC所表現出的線性功率(Linearity)與使用效率(Efficiency)最為優秀,因此廣泛應用在主流的商用無線通訊設計,尤其Wi-Fi與行動通訊(3G/LTE)上,表1顯示了internal PA與external FEM的主要差異。

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