5G与第三代半导体基底功率放大器

在现代通信技术的发展中，5G、卫星通讯、航空航天以及防卫等领域的射频应用持续面临各种挑战。
 

射频功率放大器的机遇与挑战

 

当前射频功率放大器的大部分增长机遇和挑战都在卫星通讯和新兴的5G通讯解决方案上，特别是对射频功率放大器的需求愈发增加。例如，NASA开放的低轨道（LEO）卫星项目为各类服务提供了广泛的通信支持。同时，随着相控阵天线取代传统大型天线，高的射频功率结合高的 P1dB 和 IP3，在射频应用中实现更高的功率和效率，减少失真，降低功耗。

 

 

毫米波5G通信

 

新一代的毫米波5G通信解决方案，通过其速度、超宽带宽和低时延为宽带通信达到了在支持实时决策制定提高信息共享量的效果。在较低的频带（低于6 GHz）运行的5G系统容易受到大功率干扰信号的影响，但是毫米波（24 GHz及以上）的5G系统不易受到大功率干扰信号的影响，带着5G网络走向战场与非战场应用。此外，5G技术在远程控制和智能物流等战场外的领域应用前景依旧广阔。

 

（1）国际视野下的5G毫米波频段

不同国家对5G毫米波频段的选择有所不同，如美国的28 GHz和39 GHz频段，以及中国的24.25 – 27.5 GHz频段。这种频谱分配差异对各国5G网络的建设和发展有着重要影响。

（2）5G网络架构与分支

5G网络由宏基站和小型小区组成。宏基站使用毫米波回程或光纤链路连接到核心网络。宏基站可以直接与用户设备蜂窝电话或其它蜂窝分支通话，蜂窝分支与提供最后一英里连接的用户设备移动设备通话。蜂窝分支和家庭基站为连接可能较弱或具有高用户密度的办公楼内提供稳定的网络连接。

 

宏基站覆盖的范围很大，可以达到大于一公里，最大输出功率可以达到大于100瓦。家庭基站提供额外的设备容量和覆盖范围，可支撑高达100个用户的覆盖范围可以到达300米以内。

 

雷达通信与频段应用

 

雷达系统在1 GHz到2 GHz的L波段运行，包括应用在“识别敌我”、测距设备、以及追踪和监测。S波段（2 GHz到4 GHz）用在选择性回应模式S应用以及天气雷达系统。X波段（8 GHz到12 GHz）被用在天气和飞机雷达，而C波段（4 GHz到8 GHz）主要用于5G和其他低频7 GHz通信应用。5G毫米波提供了最高的带宽和数据速率，运行在24 GHz以及更高的频率上。用于LEO和地球同步通信的卫星通信应用在一个覆盖了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波段的应用中显示出显著优势。这些特性对于满足射频通信中对高线性度、高效率的要求至关重要。

 

通过了解氮化镓在碳化硅基底上的功率放大器技术，我们可以看到其在解决现代射频通信中遇到的挑战上具有不可替代的作用，尤其在提升5G通信效率、减少能耗和支持高级通信系统方面的重要性。