Sélection d'amplificateurs de puissance RF pour la 5G et l'infrastructure cellulaire

Le déploiement mondial de la 5G a intensifié la demande d'amplificateurs de puissance RF qui peuvent fournir une puissance de sortie élevée, une excellente linéarité et une efficacité supérieure dans des facteurs de forme de plus en plus compacts.L'expansion de l'infrastructure des télécommunications, en particulier en Amérique du Nord et en Asie-Pacifique, où les dépenses en capital pour le déploiement de la 5G continuent d'augmenter, les ingénieurs sont de plus en plus pressés de choisir des amplificateurs de puissance qui répondent à des exigences strictes en matière de performances et de chaleur..

Pour les concepteurs construisant des stations de base MIMO massives, de petites cellules et des systèmes d'antenne active, le choix de l'amplificateur de puissance RF n'est pas une décision au niveau des composants seulement.Ça influence l'ouverture du tableau., l'architecture de refroidissement et, en fin de compte, le coût total de possession pour les opérateurs de réseau.

Pourquoi GaN est en train de remodeler les AP d'infrastructure

La technologie du nitrure de gallium (GaN) est devenue le choix dominant pour les amplificateurs de puissance des infrastructures 5G, remplaçant progressivement les LDMOS dans les applications haute performance.Les appareils GaN offrent une plus grande densité de puissance, une bande passante plus large et une meilleure efficacité à des fréquences élevées, qui sont essentielles pour les systèmes MIMO massifs sous 6 GHz qui doivent regrouper de nombreuses chaînes de transmission dans des espaces restreints..

Les données du marché reflètent cette évolution.avec sa part du marché des amplificateurs de puissance des infrastructures d'accès radio qui devrait se réduire de moitié d'ici la fin de la période de prévisionLes lancements récents de produits soulignent cette dynamique: les fournisseurs ont lancé des transistors GaN Doherty de 70 W pour 3,4 à 4,0 GHz et des appareils de 55 W pour 4,8 à 5,0 GHz.spécialement conçu pour les architectures MIMO massives 5G.

Gestion thermique et efficacité dans les ensembles denses

L'un des défis majeurs de l'infrastructure 5G est la densité thermique. Un réseau MIMO massif peut contenir 64 ou 128 chaînes de transmission dans un boîtier pas beaucoup plus grand qu'une antenne de panneau conventionnelle.Chaque watt de chaleur généré par l'amplificateur de puissance doit être conduit loin de la jonction, à travers l'emballage et le PCB, et dans l'enceinte ou l'environnement ambiant.

La conductivité thermique supérieure du GaN ̊ par rapport au GaAs aide, mais la conception thermique ne peut pas être une réflexion tardive.l'interface avec le dissipateur thermique doit être évaluée dans les pires conditions ambiantes et de cycle de travail.Des modules d'amplificateurs RF refroidis en haut ont été introduits spécifiquement pour relever ce défi, permettant des radios plus petites et plus légères avec des performances thermiques améliorées pour les stations de base 5G..

L'efficacité affecte directement la charge thermique. Une PAE plus élevée signifie moins de chaleur résiduelle et moins de besoins en refroidissement.Même des améliorations modestes de l'efficacité se traduisent par des économies significatives d'énergie et de coûts d'exploitation.

Linearisation et conformité spectrale

Les nouvelles formes d'onde de radio 5G sont exigeantes: les rapports de puissance de pointe élevés (PAPR) et les larges bandes de modulation poussent les amplificateurs de puissance dans des régions de fonctionnement non linéaires,générant des produits d'intermodulation susceptibles de violer les exigences relatives au taux de fuite des canaux adjacents (ACLR)La prédistorsion numérique (DPD) est largement utilisée pour linéariser le PA, mais son efficacité dépend de la linéarité inhérente à l'amplificateur et des effets de mémoire.

Lors du choix d'un amplificateur de puissance RF pour l'infrastructure 5G, regardez au-delà de P1dB et OIP3.et évaluer si le gain et la stabilité de phase de l'amplificateur supportent votre architecture DPDUn dispositif qui fonctionne bien dans les tests à ondes continues peut se comporter différemment sous l'excitation modulée à large bande.

Considérations relatives au cycle de vie et à la chaîne d'approvisionnement des programmes d'infrastructure

Les déploiements d'infrastructures ont de longs cycles de production, souvent de cinq à dix ans ou plus.La récente consolidation de l'industrie, y compris la liquidation de la gamme de produits Radio Power de NXP et les délais d'achat à la dernière occasion qui en résultent, a démontré à quelle vitesse le paysage des fournisseurs peut changer..

Les équipes de conception devraient identifier tôt les sources alternatives qualifiées, idéalement avant la montée en production.Le MACOM, et RFHIC couvrent chacune différentes combinaisons de fréquence, de puissance, de package et d'application et il n'existe pas de pool de remplacement unique pour les pièces abandonnéesUne stratégie multi-sourcing dès la phase de conception est le moyen le plus efficace d'atténuer les risques liés au cycle de vie.

Conclusion

La sélection d'amplificateurs de puissance RF pour la 5G et l'infrastructure cellulaire nécessite de naviguer dans un ensemble complexe de compromis:une conception thermique rigoureuse pour les réseaux denses, la linéarité qui prend en charge le DPD avancé, et la résilience de la chaîne d'approvisionnement pour les programmes de production pluriannuels.Ces considérations ne feront que prendre de l'importance..

Les données sont fournies par les autorités compétentes de l'Union européenne.