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5G带来射频器件难题 GaN对比LDMOS和GaAs优势明显

来源:华强电子网 作者:包永刚 时间:2018-03-14 10:10

5G 射频 GaN

  回顾移动通信从1G发展到5G的历程,每一代移动通信系统都可以通过标志性能力指标和核心关键技术来定义,并且无线网络的上下行速度不断加快,通信设备的射频前端也在逐步演进。4G由于多模多频的需求,射频前端的复杂度相比2G/3G大幅增加,至于下一代移动通信技术,ITU和我国分别提出的5G关键能力中都明确了未来5G 100Mbps的用户体验速率以及10Gbps以上的峰值速率。为了实现无线网络的更大的带宽和更快的数据速率,将多个信道或分量载波组合到一个大数据管道中的载波聚合技术被引入。但相较于4G中最高支持5个20MHz的载波聚合,5G时代载波聚合的数量可能会高达32或者64。因此,5G更高的功率、高达100GHz的频率范围以及更高的效率的目标不仅让SAW滤波器在高频的5G时代局限性凸显,让传统LDMOS制程的功率放大器(PA)在5G毫米波时代也捉襟见肘。

  众所周知,目前针对3G/HSPA和LTE基站市场的PA主要有基于硅的横向扩散金属氧化物半导体 (LDMOS)和砷化镓(GaAs)两种,但LDMOS PA的带宽会随着频率的增加而大幅减少,仅在不超过约3.5GHz的频率范围内有效,GaAs PA是目前市场主流,出货占比占9成以上。随着通讯频段向高频迁移,基站和通信设备需要支持高频性能的PA,GaN射频器件相比LDMOS和GaAs优势逐步突显。

MACOM无线产品中心资深总监成钢

  MACOM无线产品中心资深总监成钢表示:“MACOM将在5G的支持下迎来令人振奋的机遇,这项技术将实现向基于阵列的天线转型,与前几代产品相比,不仅系统性能优势显著,5G系统的射频内容也会有所增加。决定系统性能的关键射频元件包括功率放大器、低噪声放大器和发射/接收开关。对于5G解决方案,功率放大器必须兼具高线性度和高效率。方案自然非可提供满足系统性能要求所需的增益、效率和功率输出的硅基氮化镓(GaN-on-Si) MMIC器件莫属。低噪声放大器显然需要优异的噪声系数,同时还必须具备高线性度和稳健性(针对输入信号)。开关必须能够处理高功率,具有极低的插入损耗以降低发送过程中的功率损耗和提高接收过程中的系统噪声系数,还要具备高线性度。理想的解决方案是基于单片PIN二极管的开关。最终,将通过强大的驱动力将这些功能集成到单个芯片或单个模块中。”

Qorvo亚太区FAE高级经理杨嘉

  Qorvo亚太区FAE高级经理杨嘉表示:“从1G到5G, 极快增长的数据吞吐量推动着运营商对系统不断地升级, 随之而来的是对射频系统的工作频段, 带宽及效率越来越严苛的要求,LDMOS在高频段, 宽带应用及效率等方面越来越力不从心。而这些正是GaN器件的优势。目前5G的系统研发主要集中在>2.3GHz频段及毫米波频段,随着工作频率的提高,GaN器件的优势会越发明显。”


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