چگونه می‌توان به اهداف زنجیره RF 5G و اهداف شبکه "سبز" دست یافت؟

وارد دنیای نیترید گالیوم RF (GaN) شوید - این فناوری PA با راندمان بالا، شکاف باند وسیع و قابل اعتماد، سال به سال پیشرفت‌های چشمگیری در بهره‌وری شبکه ایجاد می‌کند. همانطور که در شکل زیر نشان داده شده است، ورود GaN به اکوسیستم ایستگاه فرستنده-گیرنده پایه (BTS) به طور چشمگیری راندمان front-end را بهبود بخشیده و آن را به یک فناوری جدید برای کاربردهای توان بالا و توان پایین تبدیل کرده است.

خواص عالی 2GaN، از جمله چگالی توان بالا، راندمان توان افزوده بالا (PAE)، بهره بالا و سهولت تطبیق امپدانس، راندمان کلی زنجیره RF را بهبود می‌بخشد. مهندسان بی‌سیم، مانند طراحان یک ماشین فرمول 1، می‌توانند سیستم‌های RF خود را به دقت تنظیم و تعدیل کنند تا عملکرد را در طول زمان بهینه کنند. به کارگیری فناوری نیمه‌هادی اساساً بهتر از ابتدا می‌تواند به اهداف عملکردی دست یابد و در عین حال راندمان انرژی را به طرز چشمگیری بهبود بخشد.

5G و GaN

گسترش شبکه‌های 4G LTE در حال بلوغ است، اما برای کاهش فاصله با 5G به ارتقاءهای متعددی نیاز است. ما در حال حاضر در مراحل تعریف و اثبات مفهوم 5G هستیم، اما شرکت‌هایی مانند Verizon در حال تسریع جدول زمانی هستند تا بتوانند استقرارهای اولیه متمرکز بر دسترسی بی‌سیم ثابت را امکان‌پذیر کنند.

آزمایش‌های اولیه 5G در سال ۲۰۱۳ آغاز شد و داده‌های مربوط به آزمایش‌های اولیه و اخیر اکنون به طور منظم منتشر می‌شوند.

فناوری‌های کلیدی که نتایج امیدوارکننده‌ای در امواج میلی‌متری، آرایه‌های آنتن MIMO عظیم و شکل‌دهی پرتو ارائه می‌دهند، در حال حاضر در مرحله توسعه پیش از تجاری‌سازی هستند. همه تولیدکنندگان اصلی تجهیزات (OEM) ایستگاه‌های پایه وارد حالت آزمایشی محصول شده‌اند.

شرکت‌هایی مانند کوالکام، اینتل و دیگران در حال آزمایش مودم‌های 5G مانند مودم X50 هستند که در باند 28 گیگاهرتز کار می‌کند.

شرکت‌های Qorvo و NanoSemi داده‌های نمایشی در مورد نتایج خطی‌سازی فوق پهن‌باند برای دستگاه‌های GaN مناسب برای کاربردهای گسترده MIMO منتشر کرده‌اند. این شرکت‌های آینده‌نگر در حال بررسی معماری‌های کلیدی سیستم 5G، باندهای فرکانسی و فناوری‌های توانمندساز برای یافتن تعادل مناسب بین هزینه، عملکرد و پیچیدگی هستند.

برای برآورده کردن نیازهای متنوع 5G، تولیدکنندگان GaN باید انواع مختلفی را در طیف وسیعی از فرکانس‌ها و سطوح توان ارائه دهند. با گزینه‌های مختلف فرآیند GaN موجود، طراحان می‌توانند فناوری GaN را به طور بهینه با کاربرد خود تطبیق دهند. نمودار زیر قابلیت‌های Qorvo را در این زمینه نشان می‌دهد.

همانطور که داگ ریپ از شرکت کوروو در مقاله دیگری اشاره کرد، گالیوم نیترید جایگزین مواد نیمه‌هادی سنتی برای کاربردهای شبکه 5G مانند سلول‌های کوچک که به فرکانس‌های بالاتر، ادغام دقیق و کمترین هزینه پیاده‌سازی نیاز دارند، خواهد شد.

او همچنین در ادامه اظهار داشت که عملکرد ارائه شده توسط GaN با ولتاژ پایین، ناگزیر راه خود را به دستگاه‌های تلفن همراه پیدا خواهد کرد. توانایی GaN در کار در محیط‌های با دمای بالا، آن را برای خنک‌کننده‌های غیرفعال، تجهیزات الکترونیکی ایستگاه‌های پایه برج‌های کاملاً بیرونی و کاربردهای خودرو ایده‌آل می‌کند. در مجموع، داشتن طیف گسترده‌ای از فناوری GaN به معنای برآورده شدن نیازهای کاربردی بیشتر خواهد بود.

امروزه، GaN به شدت در بخش‌های بازار سلول‌های کوچک و BTS مورد استفاده قرار می‌گیرد و در سال ۲۰۱۶ به رشد خود ادامه خواهد داد. انتظار می‌رود محموله‌های GaN در سال ۲۰۱۶ به نزدیک به ۳۰۰ میلیون دلار برسد، که نسبت به ۱۵۰ میلیون دلار در سال ۲۰۱۵ افزایش یافته است.

استقرار متراکم سلول‌های کوچک، سیستم‌های آنتن توزیع‌شده (DAS) و شبکه‌های رادیویی دوربرد نقش مهمی در این روند ایفا می‌کنند.

انگیزه‌های طیف فرکانسی بکر، توان عملیاتی بالا و اهداف تأخیر کم، توسعه‌دهندگان را به سمت حرکت به سمت باندهای فرکانسی بالاتر mmWave جذب می‌کند.

باندهای طیف موج میلی‌متری، پهنای باندی ۱۰ تا ۳۰ برابر باندهای فعلی ۴G (کمتر از ۴ گیگاهرتز) ارائه می‌دهند و ظرفیت شبکه مستقیماً با پهنای باند موجود متناسب است.

GaN برای ارائه فرکانس‌های بالا و پهنای باند وسیع مورد نیاز در حوزه موج میلی‌متری ایده‌آل است. همانطور که در تصویر بالا نشان داده شده است، این ماده الزامات عملکرد و اندازه کوچک را برآورده می‌کند.

کاربردهایی که از باندهای موج میلی‌متری استفاده می‌کنند، به فناوری شکل‌دهی پرتو با جهت‌گیری بالا نیاز دارند (شکل‌دهی پرتو، سیگنال‌های رادیویی را به پرتوهای با جهت‌گیری بالا متمرکز می‌کند و در نتیجه قدرت را افزایش داده و تداخل روی تجهیزات کاربر را به حداقل می‌رساند).

این بدان معناست که زیرسیستم RF برای راه‌اندازی دیافراگم نسبتاً فشرده به تعداد زیادی قطعه فعال نیاز دارد. GaN برای این کاربردها بسیار مناسب است زیرا ارائه عملکرد قدرتمند در اندازه کوچک یکی از ویژگی‌های قابل توجه آن است.

تا سال ۲۰۲۰، با بلوغ ۵G، همه ما قابلیت‌ها و مزایای آن را کشف خواهیم کرد. امروزه، آزمایش‌ها، برنامه‌ها، بحث‌ها و نمایش‌ها همچنان به تعریف استانداردهای ۵G کمک می‌کنند. اما فردا، تأخیر زیر ۱ میلی‌ثانیه و ظرفیت بسیار بالا در همه جای زندگی روزمره ما وجود خواهد داشت. صرف نظر از نتیجه، GaN بدون شک به یک فناوری کلیدی در کاربردهای ۵G تبدیل خواهد شد. 

توجه: این مقاله از اینترنت کپی شده و از حقوق مالکیت معنوی حمایت می‌کند. لطفاً هنگام چاپ مجدد، منبع اصلی و نویسنده را ذکر کنید. در صورت وجود هرگونه نقض، لطفاً برای حذف آن با ما تماس بگیرید.

شماره تلفن شرکت: +86-0755-83044319
فکس/فکس: +86-0755-83975897
ایمیل: 1615456225@qq.com
QQ: 3518641314 مدیر لی

QQ: 332496225 مدیر کیو

آدرس: اتاق ۸۰۹، ساختمان C، ساختمان فناوری ژانتائو، پلاک ۱۰۷۹ خیابان مینزی، منطقه جدید لونگهوا، شنژن