创新FEM解决方案助力Wi-Fi落地
2019年的9月，wi-fi联盟宣布正式启动wi-fi 6认证计划授权，此举意味着我们正式步入了wi-fi 6时代。根据abi research的预测，全球wi-fi 6芯片组的出货量将从2020年的约4亿增长到2025年的约33亿。可见，在接下来的几年中，wi-fi 6技术将处于快速市场上升期，并将加速渗透到我们的生活中。
wi-fi作为最成功的无线标准之一，经过20余年的发展，已经打下了自己的一片“江山”。一路走来，不断提速无疑是wi-fi标准开疆扩土的一大法宝。
数据显示，wi-fi 6（ieee 802.11ax标准）在160mhz信道宽度下，单流最高速率为1，201mbps，理论上最大数据吞吐量可达9.6gbps。这一数值是上一代wi-fi 5标准的1.4倍，与初代wi-fi标准2mbps的传输速率相比更是提升了数千倍！正是由于在数据传输速率上的优势，wi-fi已经成为无线局域网高速互连的不二之选。
预计到2025年，全球wi-fi设备的年出货量将增长到45亿台，全球wi-fi装机总量也将达到155亿台以上。届时，wi-fi 6将是市场中绝对的主角。
图1：wi-fi标准演进
（图源：qorvo）
采用前沿技术，全面提升性能
不过，如果我们仔细审视wi-fi 6，会发现wi-fi标准的这次迭代升级，并非一次简单的以提高峰值吞吐能力为目的的提速之旅，而是一次性能上的全面突破，在稳定性、可靠性、吞吐量、容量、效率和低延迟等方面实现了全方位的提升。为了实现这个目标，wi-fi用上了各种前沿无线技术。具体来讲，wi-fi 6基于这些前沿技术而获得的关键特性优势包括：
支持上行mimo：尽管wi-fi 5就已经采用了mu-mimo（多用户mimo）技术，但是仅在下行模式中才支持，而wi-fi 6则实现了对上行mu-mimo的支持，能够处理上下行的8个数据流，使得多个用户可同时上传和下载数据，用户体验大为提升。
更宽的调制：在调制技术上，wi-fi 6采用了1024 qam编码10-bit调制方案，与wi-fi 5中的8-bit 256 qam调制相比，将每个符号的传输容量提高了25%，显著提升了每个有效负载中传输的数据量，可实现更高的吞吐量。
更高容量和效率：wi-fi 6上行和下行链路中采用了正交频分多址（ofdma）技术，而不是wi-fi 5中的正交频分复用（ofdm），这样就能够用fdd取代tdd，还能实现特定信道内的资源单元分配，允许多达30个用户同时共享一个信道来减少延迟、提高容量和效率。同时，wi-fi 6子载波间隔减小至78.125khz，仅为wi-fi 5间隔的25%，且符号比wi-fi 5长4倍，这些特性综合在一起使得wi-fi 6能够同时上传或下载多个数据包，工作更加高效。
更低的功耗：由于具有更高的数据传输速率，wi-fi与其他无线技术相比功耗也较高，这也限制了wi-fi的应用范围。为了解决这个问题，wi-fi 6新增了目标唤醒时间（target wake time，twt）功能，可根据实际需要决定唤醒时间，通过更灵活的电源管理调度令功耗最小化。
更大的覆盖范围：利用波束成形技术，wi-fi 6还可使接入点（ap）将信号定向传输到客户端，而不是向所有方向漫射。此举有利于扩大通信覆盖范围和提高吞吐量，与mu-mimo配合后还可以对网络上多样化的设备连接进行优化。
扩展的频谱，扩展的应用空间
有了上面这些优势特性的加持，可以预见，wi-fi 6的应用空间也会大为扩展，催生出更多的新应用场景。不过，wi-fi 6的商用之旅想要一路畅通，还有一个很关键的“坎儿”需要迈过去。
随着人们对wi-fi无线互连需求的不断增长，网络拥塞似乎不可避免，这也会导致wi-fi通信的性能受限和qos的降低。随着wi-fi应用版图的扩张、用户数据量的增加，这一挑战将日益严峻。
有效应对这一挑战，扩大频谱是根本性的解决方案。根据wi-fi联盟的报告，到2025年，想要满足峰值wi-fi使用需求，至少需要500mhz至1ghz的额外频谱，而这个数据的上限值可能高达1.3ghz到1.8ghz。
2020年4月，美国联邦通信委员会（fcc）批准将6ghz频段中的1.2ghz非授权频谱用于wi-fi，这在wi-fi标准发展史上可以说是一个里程碑，从此wi-fi终于可以跳出2.4ghz和5ghz频谱范围的限制，拥有一片“新天地”。
6ghz频段的wi-fi 6被称为wi-fi 6e，这意味着人们可以将那些更高速、高性能的任务迁移到这一扩展频谱中，不因其他“较慢”设备的影响而阻塞网络。这就让这一频段更为“干净”，也更适合那些大容量应用的密集部署。
同时，wi-fi 6e还可以将延迟拉低到2ms，这样就可以更好地支持vr/ar耳机、4k/8k流媒体、低延迟游戏、高速无线nas等应用，甚至有望向工业等时间敏感型应用渗透，以取代成本更高且灵活性差的有线以太网解决方案。
图2：wi-fi 6/6e和wi-fi 7的频段
（图源：qorvo）
可以说，采用新技术带来的全面性能提升，以及频谱扩展带来的应用空间的扩展，使得wi-fi这个“老标准”焕然一新，充满了活力，这给人一种感觉——你想象力所及之处，wi-fi 6的触角似乎都可以触达。
创新fem解决方案助力wi-fi落地
当然，想让wi-fi 6/6e这一新标准顺利落地，想让现实与理想同样“丰满”，还需要大量的铺垫工作，特别是在技术上，与原先wi-fi配套的各类解决方案，都需要同步来一次升级。
比如说在wi-fi rf系统设计中很关键的前端模块（fem），要想跟上wi-fi 6快速商用的步伐，就需要在以下方面进行优化：
小型化：fem需要通过提高自身集成度，在紧凑的单一封装内实现更多功能，进而简化系统架构。
低成本：由于wi-fi 6/6e支持更多的频段，传统的窄带方案需要采用多个fem，并通过开关元件进行切换，这势必会增加成本。因此找到一种能够简化设计、降低成本的解决方案，便成为刚需。
低功耗：在确保吞吐量和性能的同时，要降低系统整体的能耗，也要求进一步从fem身上挖潜。
qorvo推出的宽带低功耗qpf4730 wi-fi6e低功耗前端模块，就是按照这样的标准打造的全新解决方案。
图3：qpf4730 wi-fi6e低功耗前端模块
（图源：qorvo）
qpf4730在单一封装（3.0mm x 3.0mm）中，集成了5ghz至7ghz功率放大器（pa）、单刀双掷开关（sp2t），以及可旁路低噪声放大器（lna），自身外形紧凑。高集成度又带来了系统设计的简化，因此能够尽可能减少pcb的占板面积。
图4：qpf4730的功能框图
（图源：qorvo）
同时，与上文提到的传统窄带fem方案不同，qpf4730的宽带特性使其可以在unii5-8（5.1ghz至7.1ghz）的所有通道上运行，且无需任何逻辑切换，可以显著减少设计向wi-fi 6e升级时所需的pcb空间，也有助于提高wi-fi 6e整体系统的性能、容量和灵活性。
在低功耗性能方面，qpf4730采用了3.3v电源电压的功率放大器，可以节省功耗，同时保持高线性输出功率和吞吐量。
qpf4730 fem还包括用于二次和三次谐波的芯级滤波装置，以及用于dbdc操作的2.4ghz抑制。它还提供宽带对数电压检测器，用于应用反馈。可以说，为了满足wi-fi 6/6e的全面升级，qpf4730也进行了全面的优化。
qpf4730 wi-fi6e低功耗前端模块主要特性
频率范围：5.150ghz至7.125ghz
pout= +12.5dbm mcs11 he160 -43db动态evm
pout= +15dbm mcs11 he80 -43db动态evm
pout= +17dbm mcs9 vht80/160 -43db动态evm
pout= +21.5dbm mcs0 vht20频谱模板适应性
优化用于+3.3v工作电压
tx增益：30db
1.9db噪声系数
rx增益：14.5db
旁路损耗：8.5db
rx路径上具有254b 2.4ghz抑制
集成直流对数功率检测器
3.0mm x 3.0mm 16焊盘层压型封装
无卤、无铅、符合rohs指令
本文小结
毋庸置疑，在未来万物互联的世界中，wi-fi作为一个主流的无线通信技术将占据着主流的地位。想要在这个领域布局和深耕，当下把握住wi-fi 6/6e技术升级和应用扩展的风口至关重要。在这个过程中，rf解决方案更是重中之重。
qorvo推出的qpf4730 wi-fi6e低功耗前端模块提高了wi-fi 6/6e架构的效率，能够有力地支持qos、传输距离和吞吐量的提升，尽可能提高wi-fi 6/6e应用的用户容量，并充分利用了全部可用频谱。同时，它还在设计小型化、成本控制方面为客户提供更多的价值。可以确定，在我们向wi-fi 6/6e迈进的过程中，qpf4730将是一个不可多得的好伙伴。
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PCB设计焊接板子的注意事项
创新FEM解决方案助力Wi-Fi落地
探讨相当于人工智能感官的传感器发展空间
vivo发布机器人新品，还能歌善舞
Splashtop:在确保客户满意的同时降低成本
得芯片者得天下——对华贸易战的“天王山之战“
Buck-Boost芯片有输出负压吗？
钽电容为什么失效、爆炸、烧毁及其损坏原因分析
坚果G7S和坚果G9的battle,半路杀出一个当贝D3X,投影仪届的Star!
我国信息通信业发展迅猛为国民经济和社会发展注入了强大活力
速度电机和扭矩电机区别
出口产品因质量问题频频被召回，LED照明保卫战全面打响
明基Zowie XL2746S电竞显示器，两侧拥有两个盾牌可进行调节
龙芯胡伟武透露3A4000通用处理性能与AMD 28nm工艺处理器相当
建立AI芯片新的衡量标准势在必行
智慧城市满足美好生活 数字化赋予城市新含义
wi-fi作为最成功的无线标准之一，经过20余年的发展，已经打下了自己的一片“江山”。一路走来，不断提速无疑是wi-fi标准开疆扩土的一大法宝。
数据显示，wi-fi 6（ieee 802.11ax标准）在160mhz信道宽度下，单流最高速率为1，201mbps，理论上最大数据吞吐量可达9.6gbps。这一数值是上一代wi-fi 5标准的1.4倍，与初代wi-fi标准2mbps的传输速率相比更是提升了数千倍！正是由于在数据传输速率上的优势，wi-fi已经成为无线局域网高速互连的不二之选。
预计到2025年，全球wi-fi设备的年出货量将增长到45亿台，全球wi-fi装机总量也将达到155亿台以上。届时，wi-fi 6将是市场中绝对的主角。
图1：wi-fi标准演进
（图源：qorvo）
采用前沿技术，全面提升性能
不过，如果我们仔细审视wi-fi 6，会发现wi-fi标准的这次迭代升级，并非一次简单的以提高峰值吞吐能力为目的的提速之旅，而是一次性能上的全面突破，在稳定性、可靠性、吞吐量、容量、效率和低延迟等方面实现了全方位的提升。为了实现这个目标，wi-fi用上了各种前沿无线技术。具体来讲，wi-fi 6基于这些前沿技术而获得的关键特性优势包括：
支持上行mimo：尽管wi-fi 5就已经采用了mu-mimo（多用户mimo）技术，但是仅在下行模式中才支持，而wi-fi 6则实现了对上行mu-mimo的支持，能够处理上下行的8个数据流，使得多个用户可同时上传和下载数据，用户体验大为提升。
更宽的调制：在调制技术上，wi-fi 6采用了1024 qam编码10-bit调制方案，与wi-fi 5中的8-bit 256 qam调制相比，将每个符号的传输容量提高了25%，显著提升了每个有效负载中传输的数据量，可实现更高的吞吐量。
更高容量和效率：wi-fi 6上行和下行链路中采用了正交频分多址（ofdma）技术，而不是wi-fi 5中的正交频分复用（ofdm），这样就能够用fdd取代tdd，还能实现特定信道内的资源单元分配，允许多达30个用户同时共享一个信道来减少延迟、提高容量和效率。同时，wi-fi 6子载波间隔减小至78.125khz，仅为wi-fi 5间隔的25%，且符号比wi-fi 5长4倍，这些特性综合在一起使得wi-fi 6能够同时上传或下载多个数据包，工作更加高效。
更低的功耗：由于具有更高的数据传输速率，wi-fi与其他无线技术相比功耗也较高，这也限制了wi-fi的应用范围。为了解决这个问题，wi-fi 6新增了目标唤醒时间（target wake time，twt）功能，可根据实际需要决定唤醒时间，通过更灵活的电源管理调度令功耗最小化。
更大的覆盖范围：利用波束成形技术，wi-fi 6还可使接入点（ap）将信号定向传输到客户端，而不是向所有方向漫射。此举有利于扩大通信覆盖范围和提高吞吐量，与mu-mimo配合后还可以对网络上多样化的设备连接进行优化。
扩展的频谱，扩展的应用空间
有了上面这些优势特性的加持，可以预见，wi-fi 6的应用空间也会大为扩展，催生出更多的新应用场景。不过，wi-fi 6的商用之旅想要一路畅通，还有一个很关键的“坎儿”需要迈过去。
随着人们对wi-fi无线互连需求的不断增长，网络拥塞似乎不可避免，这也会导致wi-fi通信的性能受限和qos的降低。随着wi-fi应用版图的扩张、用户数据量的增加，这一挑战将日益严峻。
有效应对这一挑战，扩大频谱是根本性的解决方案。根据wi-fi联盟的报告，到2025年，想要满足峰值wi-fi使用需求，至少需要500mhz至1ghz的额外频谱，而这个数据的上限值可能高达1.3ghz到1.8ghz。
2020年4月，美国联邦通信委员会（fcc）批准将6ghz频段中的1.2ghz非授权频谱用于wi-fi，这在wi-fi标准发展史上可以说是一个里程碑，从此wi-fi终于可以跳出2.4ghz和5ghz频谱范围的限制，拥有一片“新天地”。
6ghz频段的wi-fi 6被称为wi-fi 6e，这意味着人们可以将那些更高速、高性能的任务迁移到这一扩展频谱中，不因其他“较慢”设备的影响而阻塞网络。这就让这一频段更为“干净”，也更适合那些大容量应用的密集部署。
同时，wi-fi 6e还可以将延迟拉低到2ms，这样就可以更好地支持vr/ar耳机、4k/8k流媒体、低延迟游戏、高速无线nas等应用，甚至有望向工业等时间敏感型应用渗透，以取代成本更高且灵活性差的有线以太网解决方案。
图2：wi-fi 6/6e和wi-fi 7的频段
（图源：qorvo）
可以说，采用新技术带来的全面性能提升，以及频谱扩展带来的应用空间的扩展，使得wi-fi这个“老标准”焕然一新，充满了活力，这给人一种感觉——你想象力所及之处，wi-fi 6的触角似乎都可以触达。
创新fem解决方案助力wi-fi落地
当然，想让wi-fi 6/6e这一新标准顺利落地，想让现实与理想同样“丰满”，还需要大量的铺垫工作，特别是在技术上，与原先wi-fi配套的各类解决方案，都需要同步来一次升级。
比如说在wi-fi rf系统设计中很关键的前端模块（fem），要想跟上wi-fi 6快速商用的步伐，就需要在以下方面进行优化：
小型化：fem需要通过提高自身集成度，在紧凑的单一封装内实现更多功能，进而简化系统架构。
低成本：由于wi-fi 6/6e支持更多的频段，传统的窄带方案需要采用多个fem，并通过开关元件进行切换，这势必会增加成本。因此找到一种能够简化设计、降低成本的解决方案，便成为刚需。
低功耗：在确保吞吐量和性能的同时，要降低系统整体的能耗，也要求进一步从fem身上挖潜。
qorvo推出的宽带低功耗qpf4730 wi-fi6e低功耗前端模块，就是按照这样的标准打造的全新解决方案。
图3：qpf4730 wi-fi6e低功耗前端模块
（图源：qorvo）
qpf4730在单一封装（3.0mm x 3.0mm）中，集成了5ghz至7ghz功率放大器（pa）、单刀双掷开关（sp2t），以及可旁路低噪声放大器（lna），自身外形紧凑。高集成度又带来了系统设计的简化，因此能够尽可能减少pcb的占板面积。
图4：qpf4730的功能框图
（图源：qorvo）
同时，与上文提到的传统窄带fem方案不同，qpf4730的宽带特性使其可以在unii5-8（5.1ghz至7.1ghz）的所有通道上运行，且无需任何逻辑切换，可以显著减少设计向wi-fi 6e升级时所需的pcb空间，也有助于提高wi-fi 6e整体系统的性能、容量和灵活性。
在低功耗性能方面，qpf4730采用了3.3v电源电压的功率放大器，可以节省功耗，同时保持高线性输出功率和吞吐量。
qpf4730 fem还包括用于二次和三次谐波的芯级滤波装置，以及用于dbdc操作的2.4ghz抑制。它还提供宽带对数电压检测器，用于应用反馈。可以说，为了满足wi-fi 6/6e的全面升级，qpf4730也进行了全面的优化。
qpf4730 wi-fi6e低功耗前端模块主要特性
频率范围：5.150ghz至7.125ghz
pout= +12.5dbm mcs11 he160 -43db动态evm
pout= +15dbm mcs11 he80 -43db动态evm
pout= +17dbm mcs9 vht80/160 -43db动态evm
pout= +21.5dbm mcs0 vht20频谱模板适应性
优化用于+3.3v工作电压
tx增益：30db
1.9db噪声系数
rx增益：14.5db
旁路损耗：8.5db
rx路径上具有254b 2.4ghz抑制
集成直流对数功率检测器
3.0mm x 3.0mm 16焊盘层压型封装
无卤、无铅、符合rohs指令
本文小结
毋庸置疑，在未来万物互联的世界中，wi-fi作为一个主流的无线通信技术将占据着主流的地位。想要在这个领域布局和深耕，当下把握住wi-fi 6/6e技术升级和应用扩展的风口至关重要。在这个过程中，rf解决方案更是重中之重。
qorvo推出的qpf4730 wi-fi6e低功耗前端模块提高了wi-fi 6/6e架构的效率，能够有力地支持qos、传输距离和吞吐量的提升，尽可能提高wi-fi 6/6e应用的用户容量，并充分利用了全部可用频谱。同时，它还在设计小型化、成本控制方面为客户提供更多的价值。可以确定，在我们向wi-fi 6/6e迈进的过程中，qpf4730将是一个不可多得的好伙伴。
CPU温度过高？安排一下导热硅脂吧！
高通5G毫米波终端已超100余款，致力于惠及全球更多用户
Rust构建QEMU插件的框架
气动陶瓷调节阀的特点_气动陶瓷调节阀的技术参数
PCB设计焊接板子的注意事项
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Splashtop:在确保客户满意的同时降低成本
得芯片者得天下——对华贸易战的“天王山之战“
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钽电容为什么失效、爆炸、烧毁及其损坏原因分析
坚果G7S和坚果G9的battle,半路杀出一个当贝D3X,投影仪届的Star!
我国信息通信业发展迅猛为国民经济和社会发展注入了强大活力
速度电机和扭矩电机区别
出口产品因质量问题频频被召回，LED照明保卫战全面打响
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