עיצוב של מגברי חשמל (PAs) עבור רשתות סלולריות 5G מציג אתגרים ייחודיים מעבר לאלה שנפגשו במערכות LTE 4G.השינוי לתדרי גלי מילימטר, רוחב פס רחב יותר של ערוצים, ואת הצורך במספר רב של חומרים מרובים-מקלע (MIG) אדריכלות מציבה דרישות קיצוניות על לינאריות, יעילות וניהול תרמי, ומגבירי כוח המשתמש חייב לספק בו זמנית 24 טכנולוגיות מהירות יותר מאשרות הפעלה 5 ג'יגה-הרץ, בעוד שעושות אתגרים מתקדמים ב-GHz, בעוד שמפתחים, בעוד שמפתחים, בעוד שמפתחים, בעוד שמפתחים 5GHz, תוך כדי לחפש אתגרים מתקדמים, בעוד שמפתחים, תוך כדי צפייה ב-GHz, תוך כדי צפייה ב-GHz, תוך כדי לחץ על פני 5 להקות מהירות, תוך כדי שימושיים, על פני 5 מוליכים באופן קיצוני, 000 מוליכים למחצה, כאשר הם מספקים, 000 קומפקטיים של יעילות, 000, 000, תוך כדי שימושיים, 000 שיטות הפעלה במהירות גבוהה, 000, 000 רחב יותר, 000, 000, 000 שיטות הפעלה של יעילות, 000, 000, 000, 000 שיטות לחץ על גבי לוח זמנים, 000 מוליכים באופן מעמיקות מהירות, 000 רחב יותר, 000 מוליכים למחצה, 000 רחב

אתגרים מרכזיים ב 5G Power Amplifier

יצירת מגבר כוח העומד במפרט 5G הוא פעולה איזון הכוללת גורמים רבים תלותיים.כל אתגר משפיע על ביצועי המערכת הכוללת ומניע אפשרויות בחומרים, אדריכלות ועיבוד.

פעולות תדירות גבוהה ואפקטים פארסיטיים

בתדרי גלי מילימטר מעל 24 GHz, transistor לצבור טיפות באופן משמעותי, ואת קיבולים parasitic ו inductances להפוך שבריר גדולה יותר של הדחף הרצוי.לילאו parasitics בחבילה, חוטי האג"ח, וכן על שבבים אינטרקופיות על שבבים יכול ברצינות detailing רווחים ופלט אנרגיה.

רחב בנדוויד וקווירינטי סחר-offs

5G NR (New Radio) ערוצים יכולים להיות רחבים כמו 100 MHz בלהקות תת- GHz ו -400 MHz או יותר בתדרים גלי מילימטר-גלי רוחב פס מיידי של אותו גודל מאתגר את ליניאריות של עיצובים קונבנציונליים של הרש"פ.המגבר חייב לעמוד בסימנים חד-פעמיים של שליטה (AM/AM) ו-256-AM) כדי לעמוד באפקטים קבועים של זיכרון (AM/AM) על פני שטח קבוע (AM) ו-D) ו-i-D) ו-D-i-i-i-D-D-D-D-D-D-D-D-D-D-D-D-D-D-D-D-D-D-D-D-D-D-D-D-D-D-D-D-D-D-D-D-D-D-D-D-D-D-D-D-D-D-to-D-D-D-D-D-D-D-D-D-כדי לעמוד באפקטים (AM) ו-D-D-D-D-D-D-D-D-D-D-

ניהול כוח וכלכלה

תחנות בסיס 5G צריכות לספק רמות כוח מכמה וואט לכמה עשרות וואטים לגורם האנטנה.עם עשרות או מאות אלמנטים במערך אנטנה פעיל, צריכת הכוח של DC כולה הופכת עצומה.כל שיפור ביעילות הרש"פ מקטין ישירות את עלויות הקירור, הוצאות תפעוליות וטביעת הפחמן.הרשות חייבת לפעול בשיא היעילות של יחס הכוח הגבוה יחסית לריכוז (PA) של אותות מ"מ"מ"מ"מ"מ"מ"מ"מ"מ"מ"מים"מים"מים"מים"מים"מים"מים"מים"מ, לעתים קרובות הופך לטמפרטורות גבוהות יותר.

אותות אינטגרטיביות ו Crest Factor Reduction

תוכניות שינוי בשימוש ב 5G, כגון DFT-s-OFDM ו CP-OFDM, יש PAPR גבוה, אשר מכריחה את הרשות לרוץ במהירות משמעותית מכוח התפוקה רווי שלה כדי למנוע קידוד ו-spectral regrowth.טכניקות כמו הפחתה של גורם דיגיטלי (CFR) מוחלות בדרך כלל כדי להוריד את ה-PR על ידי 2-4B עלות של ערוץ קטן של ה-F עם מערכת מסחר כוללת של ה-F.

מערכת אינטגרציה ואריזות

במערךי MIMO מסיביים, הרש"פ חייבת להיות קרובה פיזית לגורם האנטנה למזער את ההפסדים של הזנה.זה דורש חבילות משולבות מאוד המשלבות את הרש"פ, מגבר נמוך, מעבר, ומסננים בטביעה קומפקטית עם מוליכות תרמית מעולה. Flip-chip על גבי האריזה, ובעזרת אלגוריתמים באמצעות (TSV) הם גישות משותפות לתפקוד קבוע דורשות בשלב קשה להשגת פיצויי, על פני אלגוריתמים, אשר דורשות, אשר דורשות, ושינויים בטווח של תהליכים קשים, אשר נדרשים על פני אלגוריתמים, ומשתנים בטווח של טמפרטורה, ומשתנים, כיבודקים, כיבודקים, הם אלגוריתמים, כיבודקים, כיבודקים, על פני אלגוריתמים, והשגת אלגוריתמים בטווח אלגוריתמים, ומשתנים בטווח של אלגוריתמים בטווח של אלגוריתמים, הם אלגוריתמים בטווח של אלגוריתמים בטווח של אלגוריתמים בטווח של אלגוריתמים, הם אלגוריתמים בטווח של אלגוריתמים קשים, אשר נדרשים על פני אלגוריתמים של אלגוריתמים, ומשתנים בטווח של אלגוריתמים, ושינויים קשים, אשר נדרשים על פני אלגוריתמים של אלגוריתמים, ושינויים קשים, וריאציות

טכנולוגיות מתקדמות עבור 5G PAs

הבחירה של חומר מוליכים למחצה היא הבסיס של כל עיצוב הרש"פ.עבור 5G, כמה טכנולוגיות להתחרות על בסיס צפיפות כוח, יעילות, טווח תדר, ועלות.

גליום ניליד (GaN) ו- Silicon Carbide (SiC)

גליום ניליד על הסיליקון Carbide (GaN-on-SiC) הוא הטכנולוגיה הדומיננטית של תחנת בסיס בעוצמה גבוהה הרש"פ מעל 6 GHz. GaN מספק סדר של צפיפות כוח גבוהה יותר בהשוואה ל-Gerium arsenide (GaAs) וסיליקון, בשילוב עם מתחים התמוטטות מעל 100 V.GHz מאפשר הפעלה ממתח גבוה יותר מ- V או V), הפחתת ה-i-i-i-i-CDC מציעה גם לטמפרטורות נמוכות יותר תרמיות לטמפרטורה נמוכה יותר.

Indium Phosphide (InP) ו- Silicon Germanium (SiGe)

עבור תדרי הגל הגבוהים ביותר (above 40 GHz), InP heterojunction bi קוטבים transistors (HBTs) מציעים את השילוב הטוב ביותר של מהירות וכוח פלט.InP PAs משמשים לעתים קרובות בציוד בדיקה וקישורים אחוריים גבוהים יותר למטה, עם זאת, הם דורשים שלבים תהליכים יקרים פחות חזקים עבור תשתיות מסחריות.

השוואת טכנולוגיות עבור GHz 6 לעומת mmWave

מתחת 6 GHz, LDMOS (בקיצור של סגסוגת מתכת-חמצני למחצה מוליכים למחצה) היה סוס העבודה במשך שנים, אבל זה הוחלף על ידי GaN עבור היעילות הגבוהה ביותר שלה ורוחב הפס. GaAs pHEMT (pseudomorphic High אלקטרונים transistor) נשאר פופולרי עבור UE PAs ותאים קטנים בגלל ייצור גבוה שלה לינאריות ברמות מתון עבור מ"מ"ל, הם רק כדי לספק את אחד גדול של שטח C5 להיות מסוגל לספק רק עבור שטח אחד גדול יותר עבור שטח אחד גדול של שטח אחד בלבד.

טכניקות עיצוב מעגליות חדשניות

גם עם טרנזיסטורים מצוינים, הטופולוגיה המעגלית והתיקוןים ברמת המערכת הם קריטיים להשגת מטרות ביצועיות 5G.

כוח דוהרטי מגביר

האדריכלות הדורטית נותרה עמוד השדרה של תחנת הבסיס המודרנית הרש"פ בשל יכולתו לשמור על יעילות גבוהה על טווח כוח תפוקה רחב.ב דוהרטי טיפוסי דו-הרץ, מגבר (בעיקר) מוטיה ב Class-AB בעוד מגבר שיא מדגימה מודבקת אפילו ב- C. ב-Back-off, רק המוביל מספק כוח, פועל ליד הפסגות שלו.

Envelope Tracking (ET) ו-APT (APT)

Envelope מעקב דינמי מתאמת את מתח האספקה של הרש"פ לעקוב אחר המעטפה המיידית של אות RF, הבטחת transistor תמיד פועל בשבחה עבור יעילות מקסימלית.גישה זו יכולה להגביר את היעילות על ידי 10-15% מעל פעולה קבועה-בדרך כלל. עבור UE PAS, ET הוא מאומצת באופן נרחב, אבל עבור רמות כוח, את ההפסדים במכוון המעטפה ואת רוחב הפס הנדרש כדי למנוע מתח מינימלי של צריכת שניות נמוכה יותר (עדיין) אשר עדיין מתאים לחיסכון משמעותי של כוח משתנה באופן קבוע, אשר עדיין משתנה באופן נרחב, אשר הוא מספק כוח.

Digital Predistortion (DPD) עם Machine Learning

נטייה דיגיטלית משתמשת מעבד הבסיס כדי ליצור פונקציה העברת הפוכה של הלא ליניאריות של הרש"פ, כך ש- cascade מופיעה ליניארית.עבור 5G, DPD חייב לפעול עם רוחב פס עד 5× רוחב הפס של האות בשל מוצרי בידוד.וולטרה סדרה, ראשי תיבות של אבטחה, ומודלים ברשת עצבית משמשים ללכידת אפקטים זיכרון וניתוקציה של הפיכה לאחרונה.

המונחים: different and Outphasing

מעבר לDoherty, טכניקות מודולציה עומס כגון Chireix Outphasing ו S-קוטב (בדרך כלל Modulation) הם revisited עבור mmWave. in Outphasing, שני הרש"מים זהים המונעים עם אותות מובחנים בשלב משלבים כוח בתוך זוג מצמצם; הפלט נשלט על ידי השלב.זה מאפשר ל-PA לרוץ ביעילות בשלב זה כולל שינויים משמעותיים ב- 8BN.

דרישות מערכת עבור 5G תשתיות

Active Antenna Arrays ו- Beamforming

ב-MIMO מסיבי, כל אחד מהרשות מניע אלמנט אנטנה אינדיבידואלי.השלב והאמפליט של כל רשות מותאם ליצירת קרן כיוון. Beamforming דורש שליטה הדוקה של סודיות-ל-PA ועקביות שלב - עם 0.5 dB ו 2 מעלות בדרך כלל. ⁇ טמפרטורה על פני המערך יכול לגרום לאות משמעותית, כך על חיישנים טמפרטורה דיגיטלית ותגמולים דיגיטליים משולבים בין רכיבי ההפיכה חזקים ל- PA.

Over-the-Air (OTA) בדיקה ו- Calibration

מאחר ש- 5G הרש"פ משולבות באסיפה האנטנה, בדיקות קונבנציונליות שבוצעו באמצעות מחבר אינו אפשרי עוד.Over-the-air בדיקות נדרשות למדוד EVM, ACLR, ופליטות מזעזעות. ⁇ בזרימות של קלבריציה בזריקת טונסים ידועים ושימוש משוב ממקבל כדי להתאים את רווחה של כל אחד מהרשות בשלב המהנדסים הראשוניים של הארגון, וזה נעשה בבדיקה ראשונית במפעל וחזרה מתמדת במהלך ניתוח ייעודי באמצעות מדידה עבור אי-הבנה של אפילפטית של הסביבה.

פתרונות עתידיים ופתרונות מתעוררים

AI-Optimized Bias control

למידת מכונה מוחלת על שליטה בהטיה של הרש"פ כדי למקסם את היעילות עבור דפוס תנועה נתון.על ידי ניטור מדדים מרכזיים (הנוכחיים, הטמפרטורה, EVM), בקר AI יכול להתאים את הטיה השער, מתח האספקה או החלפת המכשיר מצבים כדי לשמור על ביצועים אופטימליים ללא התערבות מפעיל. אלגוריתמים למידה חיזוק של 5 עד 10% יעילות בניסויים במעבדה תחת תנאי עומס משתנים.

חומרים מתקדמים מעבר ל-GN

חוקרים חוקרים את האלומיניום ניטריד (AlGaN) עם קרינת גז גבוהה דו-ממדית של אלקטרון והפחתה נוספת של עמידות. Gallium oxide (GacioFLT:02miaFLT:1OFLT:20330303303FLT 3: 3) ויהלומים מציעים אפילו שדות התמוטטות גבוהים יותר ו מוליכות תרמיות, בהתאמה, אם כי חומרים אלה עדיין אינם בוגרים עבור תצורה גבוהה של פחמן או בינוניים של פחמן לטווח קצר לאחר מכן, 000.

מסקנה

פיתוח של מגברי חשמל עבור רשתות 5G כרוך להתגבר על מכשולים טכניים משמעותיים הקשורים פעולה גבוהה סיבולת, רוחב פס קיצוני, תקציבים ליניאריים הדוקים, ומטרות יעילות מחמירות.באמצעות התקדמות בחומרים מוליכים למחצה רחבים רחבים של פסאגפ כגון GaN ו-InP, בשילוב עם ארכיטקטורות מתקדמות של מערכות הפעלה מחדש של מערכות חשמל, מעקב, ודיגיטליות, מהנדסים מספקים דרישות PAGTRA 5GSTGST, כמו אינטגרציה קדימה, כמו התקנים חדשים של מערכות חשמל, כמו , כמו החידושים מבוססי AIGR.

מקור:0 (ב) 1

  • ⁇ 0 (בשיתוף:0) ,Gallium Nitride Technology Review - מיקרוגלsib101FLT
  • (ב) ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇
  • (ב) ,05G אתגרים ופתרונות עבור Power Amplifiers - QorvoFIRLT
  • (ב) ⁇ : ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇
  • בדיקה אחרונה ב-5 במרץ 2010. ^ "FLT:0.com-the-Air Testing of 5G Power Amplifiers"