FEM，Front-end Modules，即射頻前端模塊。在硬件電路中，前端模塊主要完成射頻信號的發送放大和接受放大，以及起到功率檢測、控制和開關的功能。FEM集成了功率放大器PA、低噪聲放大器LNA和開關SW，其中最重要的便是射頻功率放大器（RF PA，radiofrequency power amplifier）。在發射機的前級電路中，射頻信號通過功率放大器進行放大，得到足夠的射頻功率，再提供給天線進行輻射。

輸出功率和效率是衡量射頻放大器功能中相當重要的指標。輸出功率的提高，輔以高增益和低電流帶來的效率提升，是評價射頻放大器性能的金標準。

在輸出功率的測量數據中，我們經常能看到如以下指標：

802.11ax output power: +18.5 dBm, -43 dB DEVM, MCS11

在這項指標中，802.11ax即為我們日常所說的Wi-Fi 6，Wi-Fi 6 協議升級引入的1024 QAM調制方式，提供了更高階的編碼組合MCS10和MCS11。-43 dB DEVM則規定了802.11ax的發射信號質量為動態誤差在-43 dB。這個數值越小，表示信號質量越高，在此質量下，想要提高輸出功率的難度也越大。在高信號質量下追求高輸出功率，是射頻IC工程師的設計目標之一。

可以看到，DEVM的指標定義了信號質量的優劣。DEVM意為Dynamic EVM,也就是動態EVM，那么何為EVM和動態EVM？這兩個指標對于通信系統中信號質量的解讀有著什么意義呢？

首先，EVM是誤差向量幅度(Error Vector Magnitude)，用于量化理想信號與實際發射信號之間的差異，是量化矢量信號質量的主要指標。

以上圖發射鏈路為例，矢量信號由數字基帶調制進入DAC（數模轉換器）后，再進入上變頻器和功放放大即可完成發射過程。但在實際電路中，由于發射電路本身的不理想特性，例如功放的非線性特性和上變頻的雜散，矢量信號會在發射過程中發生畸變，原有的矢量會偏離理想位置。

圖中紅色實心點為測量矢量信號，藍色空心圓為理想矢量信號，EVM描述二者之間的矢量差。

當計算誤差向量時，考慮信號的幅度、相位和頻率等多個維度，能得到一個多維度的誤差向量，而這個誤差向量的模長就是EVM值。在測量領域，EVM通常以統計均方根的方式計算，描述的是單位時間內調制信號的總體誤差矢量的大小，而不是某個瞬時時刻的結果，并以樣本整體的誤差評價通信信號。

EVM & DEVM

而DEVM則一種新的測量方法，全稱Dynamic EVM，動態EVM，常用在無線通信技術領域尤其是Wi-Fi中，其主要作用便是衡量系統信號質量。前面我們說到EVM是以樣本整體的誤差評價通信信號，但由于Wi-Fi其自身鏈路特性，不適宜用整體的誤差來進行衡量。

主要原因就是因為Wi-Fi系統為一個TDD（時分雙工，Time Division Duplexing）系統，收發共用一個射頻頻點，上、下行鏈路使用不同的時隙來進行通信。此外，為了降低整個系統的功耗，Wi-Fi的PA在不工作時（如接收時）或者在傳輸過程中數據包之間時可以關機或禁用以節省功耗。因此，評價Wi-Fi的信號質量需要測量每個瞬時時刻的誤差，而非直接評價一個時間段的樣本整體。

時分雙工（TDD）區分于頻分雙工（FDD）

在此需求下，動態EVM（DEVM）的測量便應運而生。DEVM的測量要在所有波形采樣點時刻， Dynamic即描述了這種連續性和動態性。DEVM的測試就是模擬實際在工作的時因為PA的上下電動作會引起瞬態和熱響應，導致信道估計不完美，從而降低發射機的性能，導致DEVM比EVM一般會有一定惡化。

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在Wi-Fi通信系統中，由于頻段的擁擠、數據量的提升，信號質量是不可忽視的控制因素。較小的DEVM值意味著調制信號更接近理想信號，無線通信質量更高；而較大的DEVM值則表明存在較大的誤差，可能導致無線通信質量下降。例如目前常見的5GHz Wi-Fi 6 FEM，在-43 dB的高精度要求下，輸出功率普遍在18-20 dBm之間，要能提高0.5 dBm都能使工程師為之欣喜。

功率放大器是一種追求性能精益求精的射頻器件，僅對輸出功率這項指標，在Wi-Fi 6 協議規定的調制、編碼方式下，用極低的DEVM做限制，追求高質量的功率放大性能。隨著Wi-Fi 6（802.11ax）及馬上到了的Wi-Fi 7（802.11be）終端的大量應用，DEVM還會越來越多出現在大家的視野中。

本文部分內容援引自微波射頻網5G技術專欄，原創工程師Altair Tang。

審核編輯：黃飛

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