आरएफ चेन 5जी लक्ष्यों और "ग्रीन" नेटवर्क लक्ष्यों को कैसे प्राप्त किया जाए?

आरएफ गैलियम नाइट्राइड (GaN) की दुनिया में आपका स्वागत है – यह अत्यधिक कुशल, वाइड-बैंडगैप और विश्वसनीय पावर पीए तकनीक नेटवर्क दक्षता में साल दर साल महत्वपूर्ण सुधार ला रही है। नीचे दिए गए चित्र में दिखाया गया है कि बेस ट्रांससीवर स्टेशन (BTS) इकोसिस्टम में GaN के समावेश से फ्रंट-एंड दक्षता में ज़बरदस्त सुधार हुआ है, जिससे यह उच्च-शक्ति और निम्न-शक्ति दोनों प्रकार के अनुप्रयोगों के लिए पसंदीदा तकनीक बन गई है।

2GaN के उत्कृष्ट गुण, जिनमें उच्च शक्ति घनत्व, उच्च शक्ति-वर्धित दक्षता (PAE), उच्च लाभ और प्रतिबाधा मिलान में आसानी शामिल हैं, RF श्रृंखला की समग्र दक्षता में सुधार करते हैं। फॉर्मूला 1 कार के डिज़ाइनरों की तरह, वायरलेस इंजीनियर समय के साथ अपने RF सिस्टम को बेहतर बनाने के लिए उसमें बारीकियां जोड़ सकते हैं। शुरुआत से ही मौलिक रूप से बेहतर अर्धचालक तकनीक का उपयोग करने से ऊर्जा दक्षता में उल्लेखनीय सुधार के साथ-साथ प्रदर्शन के लक्ष्यों को प्राप्त किया जा सकता है।

5G और GaN

4G LTE नेटवर्क का विस्तार परिपक्व हो रहा है, लेकिन 5G के साथ अंतर को पाटने के लिए कई अपग्रेड की आवश्यकता है। हम वर्तमान में 5G की परिभाषा और अवधारणा-परीक्षण के चरणों में हैं, लेकिन वेरिज़ोन जैसी कंपनियां फिक्स्ड वायरलेस एक्सेस पर केंद्रित प्रारंभिक तैनाती को सक्षम करने के लिए समय-सीमा को तेज कर रही हैं।

5जी के शुरुआती परीक्षण 2013 में शुरू हुए थे, और शुरुआती और हालिया परीक्षणों से प्राप्त डेटा अब नियमित रूप से जारी किया जा रहा है।

मिलीमीटर तरंगों, मैसिव एमआईएमओ एंटीना एरे और बीमफॉर्मिंग में आशाजनक परिणाम देने वाली प्रमुख प्रौद्योगिकियां पहले से ही पूर्व-व्यावसायिक विकास के चरण में हैं। सभी बेस स्टेशन निर्माता कंपनियों ने उत्पाद परीक्षण शुरू कर दिया है।

क्वालकॉम, इंटेल और अन्य जैसी कंपनियां 5जी-सक्षम मॉडेम जैसे कि एक्स50 मॉडेम का परीक्षण कर रही हैं, जो 28 GHz बैंड में काम करता है।

कोरवो और नैनोसेमी ने मैसिव एमआईएमओ अनुप्रयोगों के लिए उपयुक्त GaN उपकरणों के अल्ट्रा-वाइडबैंड लीनियराइजेशन परिणामों पर प्रदर्शन डेटा जारी किया है। ये दूरदर्शी कंपनियां लागत, प्रदर्शन और जटिलता के बीच सही संतुलन खोजने के लिए प्रमुख 5G सिस्टम आर्किटेक्चर, आवृत्ति बैंड और सक्षम तकनीकों की खोज कर रही हैं।

5G की विविध आवश्यकताओं को पूरा करने के लिए, GaN निर्माताओं को आवृत्तियों और पावर स्तरों की एक विस्तृत श्रृंखला में कई प्रकार के GaN प्रोसेसर उपलब्ध कराने होंगे। कई GaN प्रक्रिया विकल्पों की उपलब्धता के साथ, डिज़ाइनर अपनी आवश्यकताओं के अनुसार GaN तकनीक का सर्वोत्तम चयन कर सकते हैं। नीचे दिया गया चार्ट इस क्षेत्र में Qorvo की क्षमताओं को दर्शाता है।

जैसा कि कोरवो के डौग रीप ने एक अन्य लेख में उल्लेख किया है, GaN 5G नेटवर्क अनुप्रयोगों जैसे कि छोटे सेल के लिए पारंपरिक अर्धचालक सामग्रियों की जगह लेगा, जिन्हें उच्च आवृत्तियों, सटीक एकीकरण और न्यूनतम कार्यान्वयन लागत की आवश्यकता होती है।

उन्होंने यह भी सुझाव दिया कि कम वोल्टेज वाले GaN की कार्यक्षमता का उपयोग मोबाइल उपकरणों में अवश्य ही किया जाएगा। उच्च तापमान वाले वातावरण में कार्य करने की GaN की क्षमता इसे पैसिव कूलिंग, पूरी तरह से बाहरी टावर बेस स्टेशन इलेक्ट्रॉनिक्स और ऑटोमोटिव अनुप्रयोगों के लिए आदर्श बनाती है। कुल मिलाकर, GaN तकनीक के व्यापक विकल्प उपलब्ध होने से अधिक अनुप्रयोगों की आवश्यकताओं की पूर्ति होगी।

आज, GaN का उपयोग स्मॉल सेल और बीटीएस बाजार क्षेत्रों में बड़े पैमाने पर किया जाता है और 2016 में इसमें वृद्धि जारी रहेगी। GaN की शिपमेंट 2015 के 150 मिलियन डॉलर से बढ़कर 2016 में लगभग 300 मिलियन डॉलर तक पहुंचने की उम्मीद है।

इस प्रवृत्ति में स्मॉल सेल, डिस्ट्रीब्यूटेड एंटीना सिस्टम (डीएएस) और लॉन्ग-रेंज रेडियो हेडएंड नेटवर्क की सघन तैनाती महत्वपूर्ण भूमिका निभाती है।

अप्रयुक्त स्पेक्ट्रम, उच्च थ्रूपुट और कम विलंबता के लक्ष्य डेवलपर्स को उच्चतर मिमीवेव आवृत्ति बैंडों की ओर बढ़ने के लिए आकर्षित कर रहे हैं।

मिलीमीटर वेव स्पेक्ट्रम बैंड मौजूदा 4जी बैंड (<4 GHz) की तुलना में 10 से 30 गुना अधिक बैंडविड्थ प्रदान करते हैं, और नेटवर्क क्षमता उपलब्ध बैंडविड्थ के सीधे समानुपाती होती है।

GaN मिलीमीटर तरंग क्षेत्र में आवश्यक उच्च आवृत्तियों और व्यापक बैंडविड्थ प्रदान करने के लिए आदर्श रूप से उपयुक्त है। यह प्रदर्शन और छोटे आकार की आवश्यकताओं को पूरा करता है, जैसा कि ऊपर दिए गए चित्र में दिखाया गया है।

मिलीमीटर तरंग बैंड का उपयोग करने वाले अनुप्रयोगों के लिए अत्यधिक दिशात्मक बीमफॉर्मिंग तकनीक की आवश्यकता होती है (बीमफॉर्मिंग रेडियो संकेतों को अत्यधिक दिशात्मक बीमों में केंद्रित करता है, जिससे शक्ति बढ़ती है और उपयोगकर्ता उपकरणों पर हस्तक्षेप कम होता है)।

इसका अर्थ यह है कि अपेक्षाकृत छोटे एपर्चर को संचालित करने के लिए आरएफ सबसिस्टम को बड़ी संख्या में सक्रिय घटकों की आवश्यकता होगी। GaN इन अनुप्रयोगों के लिए उपयुक्त है क्योंकि छोटे आकार में शक्तिशाली प्रदर्शन प्रदान करना इसकी सबसे उल्लेखनीय विशेषताओं में से एक है।

2020 तक, जैसे-जैसे 5G परिपक्व होगा, हम सभी इसकी क्षमताओं और लाभों को जान पाएंगे। आज, परीक्षण, योजनाएं, चर्चाएं और प्रदर्शन 5G मानकों को परिभाषित करने में महत्वपूर्ण भूमिका निभा रहे हैं। लेकिन कल, 1 मिलीसेकंड से कम विलंबता और अत्यधिक उच्च क्षमता हमारे दैनिक जीवन में हर जगह मौजूद होगी। परिणाम चाहे जो भी हो, GaN निस्संदेह 5G अनुप्रयोगों में एक प्रमुख तकनीक बन जाएगी। 

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