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GaN:适合5G应用的高频衬底材料(8)

时间:2019-01-09 作者:Busy Blogger 阅读:
文章涉及GaN材料的可能应用,尤其是针对5G应用。电子行业有许多重要公司正在大量投资GaN技术。

“已经参与5G基础设施设计的英国公司有Teledyne,其正在与一家一线供应商合作开发E波段固定无线接入;还有Filtronic Broadband,该公司与Plextek RFI合作设计出了26GHz 5G前端模块平台,并致力于大容量E波段和W波段的5G回程开发。”(来源:Innovate UK)

GaN材料在高功率密度、功率附加效率(PAE)和增益方面具有非常好的性能,还可以简化阻抗匹配,从而提高RF链路的整体效率,这些特性对于5G毫米波频带非常重要(见图4):

“毫米波是指波长为1~10mm,即频率范围为30~300GHz的电磁频谱范围。然而,在5G应用场景下,毫米波这个术语经常延伸到包括稍低的频率(低至约24GHz,对应的波长为12.5mm),以便包括所有可行的5G频带。预计5G网络不会采用高于100GHz(即低于3mm)的毫米波。

“目前大多数无线技术所使用的波长都比毫米波长得多。例如,Wi-Fi和蓝牙都使用2.4GHz ISM(工业、科学和医疗)频段来广播信号,即它们使用的波长为125mm。AM无线电广播中所使用的波长甚至更长,长达2km……幸运的是,由于毫米波对5G网络和其他应用很有前景,相关研究正在全力进行中。

“在过去几年中,许多概念上验证过的毫米波系统已被设计出和原型化,并且已经展示出毫米波系统在现场的有效性……毫米波对于未来5G网络发展的一个不利条件是,授权毫米波频谱已经开始被几家大型互联网服务提供商(ISP)所垄断,如美国的Verizon和AT&T等。可行的5G毫米波频段受到这些提供商的不公平垄断所支配。总的来说,他们分别拥有主流28GHz和39GHz频段的55%和66%……然而,好消息是,非授权和轻授权的毫米波频谱,例如60GHz V频段和70/80GHz E频段,可以提供毫米波的优势,而没有授权频谱的高昂成本。这使得较小的ISP也能够在大型服务商的垄断行为下保持竞争力。”(来源:MARAVEDIS)

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图4:60GHz频段的优势。(来源:《5G Fixed Wireless Gigabit Services Today(今天的5G固定无线千兆服务)》)

应用频率的范围正在逐步增长,GaN的作用有可能促进这一趋势。例如,电子技术领域的一个新兴应用是利用Wi-Fi SoC IoT平台来开发物联网(IoT)应用,例如Qualcomm公司开发的QCA402x就是其中之一,如图5所示。

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图5:QCA402x框图中的SoC能够在2.4~5GHz的Wi-Fi频率范围内工作(仅限QCA4020)。(来源:Qualcomm)

本文为《电子技术设计》20191月刊杂志文章。

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