5G與第三代半導(dǎo)體基底功率放大器

在現(xiàn)代通信技術(shù)的發(fā)展中，5G、衛(wèi)星通訊、航空航天以及防衛(wèi)等領(lǐng)域的射頻應(yīng)用持續(xù)面臨各種挑戰(zhàn)。

射頻功率放大器的機(jī)遇與挑戰(zhàn)

當(dāng)前射頻功率放大器的大部分增長機(jī)遇和挑戰(zhàn)都在衛(wèi)星通訊和新興的5G通訊解決方案上，特別是對射頻功率放大器的需求愈發(fā)增加。例如，NASA開放的低軌道（LEO）衛(wèi)星項(xiàng)目為各類服務(wù)提供了廣泛的通信支持。同時(shí)，隨著相控陣天線取代傳統(tǒng)大型天線，高的射頻功率結(jié)合高的 P1dB 和 IP3，在射頻應(yīng)用中實(shí)現(xiàn)更高的功率和效率，減少失真，降低功耗。

毫米波5G通信

新一代的毫米波5G通信解決方案，通過其速度、超寬帶寬和低時(shí)延為寬帶通信達(dá)到了在支持實(shí)時(shí)決策制定提高信息共享量的效果。在較低的頻帶（低于6 GHz）運(yùn)行的5G系統(tǒng)容易受到大功率干擾信號的影響，但是毫米波（24 GHz及以上）的5G系統(tǒng)不易受到大功率干擾信號的影響，帶著5G網(wǎng)絡(luò)走向戰(zhàn)場與非戰(zhàn)場應(yīng)用。此外，5G技術(shù)在遠(yuǎn)程控制和智能物流等戰(zhàn)場外的領(lǐng)域應(yīng)用前景依舊廣闊。

（1）國際視野下的5G毫米波頻段

不同國家對5G毫米波頻段的選擇有所不同，如美國的28 GHz和39 GHz頻段，以及中國的24.25 – 27.5 GHz頻段。這種頻譜分配差異對各國5G網(wǎng)絡(luò)的建設(shè)和發(fā)展有著重要影響。

（2）5G網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)與分支

5G網(wǎng)絡(luò)由宏基站和小型小區(qū)組成。宏基站使用毫米波回程或光纖鏈路連接到核心網(wǎng)絡(luò)。宏基站可以直接與用戶設(shè)備蜂窩電話或其它蜂窩分支通話，蜂窩分支與提供最后一英里連接的用戶設(shè)備移動(dòng)設(shè)備通話。蜂窩分支和家庭基站為連接可能較弱或具有高用戶密度的辦公樓內(nèi)提供穩(wěn)定的網(wǎng)絡(luò)連接。

宏基站覆蓋的范圍很大，可以達(dá)到大于一公里，最大輸出功率可以達(dá)到大于100瓦。家庭基站提供額外的設(shè)備容量和覆蓋范圍，可支撐高達(dá)100個(gè)用戶的覆蓋范圍可以到達(dá)300米以內(nèi)。

雷達(dá)通信與頻段應(yīng)用

雷達(dá)系統(tǒng)在1 GHz到2 GHz的L波段運(yùn)行，包括應(yīng)用在“識(shí)別敵我”、測距設(shè)備、以及追蹤和監(jiān)測。S波段（2 GHz到4 GHz）用在選擇性回應(yīng)模式S應(yīng)用以及天氣雷達(dá)系統(tǒng)。X波段（8 GHz到12 GHz）被用在天氣和飛機(jī)雷達(dá)，而C波段（4 GHz到8 GHz）主要用于5G和其他低頻7 GHz通信應(yīng)用。5G毫米波提供了最高的帶寬和數(shù)據(jù)速率，運(yùn)行在24 GHz以及更高的頻率上。用于LEO和地球同步通信的衛(wèi)星通信應(yīng)用在一個(gè)覆蓋了12 GHz到40 GHz的K波段上。

GaN在碳SiC基底上的功率放大器以其高功率密度和高效率，在Ka和Ku波段的應(yīng)用中顯示出顯著優(yōu)勢。這些特性對于滿足射頻通信中對高線性度、高效率的要求至關(guān)重要。

通過了解氮化鎵在碳化硅基底上的功率放大器技術(shù)，我們可以看到其在解決現(xiàn)代射頻通信中遇到的挑戰(zhàn)上具有不可替代的作用，尤其在提升5G通信效率、減少能耗和支持高級通信系統(tǒng)方面的重要性。