Wi-Fi模組和天線之間的設計強烈影響了傳輸的品質、效率和功耗，甚至直接決定系統可提供Wi-Fi 6/6E操作的方法。預整合的單一晶片封裝RF前端方案，有助於直接部署而無需親自掌握RF的微妙之處。
第六代Wi-Fi，稱為802.11ax或Wi-Fi 6正進入市場快速起飛成長期，其突破性的高速、低延遲和高設備密度，再加上新的頻譜分配，如在美國已能支援的Wi-Fi 6E擴展，以及越來越多配備的設備出現，都展現了Wi-Fi還有成長空間，後續發展潛力令各界相當看好。
系統設計人員現在可以從一系列先進的Wi-Fi模組中進行選擇，這些模組使添加下一代無線連接更加容易，並利用Wi-Fi 6/6E所提供的服務。這些高度整合的解決方案，更易於將Wi-Fi添加到多個市場的設計和支援大規模部署，進而實現從聯網汽車到智慧家庭和工業機械等所有領域的先進聯網。
但是，當涉及到真正充分利用嵌入式系統中的Wi-Fi 6/6E解決方案時，重要的是要超越模組本身。這是因為在Wi-Fi模組和天線也就是射頻RF鏈之間運行的設計，對性能有直接的影響。
優化射頻RF鏈
RF鏈影響Wi-Fi操作的品質、效率和功耗，並可顯著改變系統提供Wi-Fi 6/6E操作的方法。然而，與RF鏈中的RF訊號合作是出了名的困難。優化RF鏈被認為是電子工程中最難掌握的專業之一，有些人甚至把它比喻為「黑魔法」。因此，許多經驗豐富的系統設計師在職業生涯中沒有專注於RF，因此缺乏處理並操作錯綜複雜的RF的詳細知識。
若妥善設計RFFE，可使訊號更加穩定，並且增加傳輸距離。
這就是為什麼當設計師使用複雜的無線協定(如蜂巢式網路、衛星導航和Wi-Fi)時，他們傾向於使用稱為RF前端(RF Front-end, RFFE)的預整合RF解決方案來完成RF鏈。RFFE允許他們部署無線連接，而毋需瞭解RF優化的許多微妙之處。
典型的RF前端包括許多在RF鏈中不同階段工作的元件，以消除噪音和放大訊號，因此傳輸和接收工作效率更高。例如，射頻濾鏡會刪除不需要的輸入頻率，防止帶外訊號飽和輸入階段，射頻放大器在不添加雜訊的情況下提升弱訊號，混合器將來自天線的訊號與來自本地振盪器(Local Oscillator, LO)的穩定訊號結合，以在所需的頻率下產生訊號。
被認定為救援角色的RF前端
今天的無線系統是複雜的設計，在嘈雜的訊號環境中工作，並經常使用多個天線的Tx/Rx訊號。理想的RF前端解決方案可以有效地協調訊號，以便它們不會相互干擾，並整合了每個已優化元件，在RF鏈中的每一點發揮最佳性能。
系統在設計上具有正確的RF前端產品，可提供更高的 Tx/Rx 效率、更廣的擴展範圍和更低的功耗。Wi-Fi訊號在較長的距離上保持強勁，電池供電設備在每次充電間隔可能運作得更久。
RF專業知識
用於Wi-Fi 6/6E的WLAN8101x產品系列RF前端解決方案，使用本文的0.14μm SiGe：C BiCMOS技術，使電源放大器(Power Amplifier, PA)、開關和低噪音放大器(Low Noise Amplifier, LNA)整合到單個晶片級封裝中，可供單一設備所有需要使用RF的區塊。其他使用傳統RF前端技術的解決方案可能需要拆分頻寬、擴大模具大小或需要更複雜的Router，進而增加設計的整體複雜性。本文提及的RF前端產品也可以放置在離天線更近的地方，進一步改善功耗並簡化布局。
行動裝置是個很好的例子
作為一項新興技術，Wi-Fi 6在汽車、娛樂、遊戲和物聯網(Internet of Things, IoT)等眾多目標應用中具有巨大潛力，新功能將增強智慧家庭、智慧城市和工業4.0上的應用。但行動裝置是Wi-Fi 6首次出現的領域之一，它符合同樣提供Wi-Fi 6的5G智慧手機的需求，而行動正在透過人們優化的Wi-Fi 6和RF前端產品組合，發展出在真實世界可使用的應用案例。
日前在2021年消費電子展(CES)展示中提供了一個範例。一群學生在戶外咖啡館聚會、學習。他們都使用支援Wi-Fi 6的設備，並希望享受5G連接。其中一款擁有5G智慧型手機，並啟動Wi-Fi 6熱點供大家共用。Wi-Fi 6和RF前端的優化產品組合為數據傳輸建立了快速、穩定的通道，並提供了更大容量，使每個人都可以享受快速連接。過了一會兒，創建熱點的學生接到一個傳入的視訊要求，站起來離開桌子接聽電話。即使智慧手機遠離其他人，但因為Wi-Fi 6訊號仍然夠強，熱點連接保持穩定。
Wi-Fi 6在行動裝置等消費應用市場中具有非常大的潛力。
這項應用案例展示了RF前端解決方案如何透過提高效率來增強Wi-Fi 6的操作。RF前端大幅節約能源，使傳輸數據時的電池續航時間更長。RF前端 的動態EVM評級可指出訊號品質，當Wi-Fi 6訊號在暴露於雜訊、失真和虛假訊號時，在擴展範圍和更高的數據速率時，只會經歷最小訊號退化。RFFE還產生非常低的噪音，以便在困難的操作環境中更容易接收訊號。
令人折服的組合
這項在恩智浦(NXP)於CES展示中顯示的好處—更低的功耗、更大的擴展範圍、更高的數據速率和更好的接收端—適用於所有Wi-Fi 6/6E使用場景。人們看到Wi-Fi 6/6E模組和RF前端解決方案的獨特組合，將Wi-Fi帶向新的方向，並在廣泛的應用程式中創造出新的功能及互動。
車輛將更安全、更自主、更具互動性。人們聚集的地方，如音樂會和體育場館，將支援直播和其他功能，改變人們體驗表演或比賽的方式。遊戲將更加身臨其境，更具吸引力，可按需提供增強現實和虛擬實境(AR/VR)體驗。物聯網(IoT)將繼續擴展，導入人工智慧和機器學習演算法，使智慧家庭、智慧城市和工業4.0的新應用成為可能。
(本文作者為恩智浦Wi-Fi FEM和行動連接/5G領域基礎設施市場業務發展總監)