5G의 세계적 보급은 점점 더 컴팩트한 형태 요소에서 높은 출력 전력, 우수한 선형성 및 우수한 효율을 제공할 수 있는 RF 전력 증폭기에 대한 수요를 강화했습니다.특히 북미와 아시아·태평양에서 통신 인프라가 확장됨에 따라5G 구축에 대한 자본 지출이 계속 증가하는 상황에서 엔지니어들은 엄격한 성능과 열 요구 사항을 충족하는 전력 증폭기를 선택해야 할 압박이 커지고 있습니다..
대규모 MIMO 베이스 스테이션, 작은 셀 및 활성 안테나 시스템을 구축하는 설계자에게 RF 전력 증폭기의 선택은 부품 수준에서만 결정되는 것은 아닙니다.그것은 배열의 개열에 영향을 미칩니다., 냉각 아키텍처, 그리고 궁극적으로 네트워크 운영자의 전체 소유 비용.
왜 GaN가 인프라 PAs를 재구성하고 있습니까?
갈륨 질소 (GaN) 기술은 5G 인프라 전력 증폭기에서 지배적인 선택이 되었고, 고성능 애플리케이션에서 LDMOS를 점차 대체하고 있습니다.GaN 장치는 더 높은 전력 밀도를 제공합니다., 더 넓은 대역폭, 그리고 더 높은 주파수에서 더 나은 효율성, 모두 좁은 공간에 많은 송신 체인을 포장해야 하므로, 6 GHz 이하의 대규모 MIMO 시스템에 매우 중요합니다..
시장 데이터는 이러한 변화를 반영합니다. GaN은 2031년까지 거의 17%의 연평균 성장률로 성장할 것으로 예상됩니다.라디오 액세스 인프라 전력 증폭기 시장의 점유율은 예측 창 끝까지 절반에 가까워질 것으로 예상됩니다.최근 제품 도입은 이러한 추진력을 강조합니다: 공급업체는 GaN 도허티 트랜지스터를 출시했습니다.5G 대용량 MIMO 아키텍처를 위해 특별히 제작된.
밀도가 높은 배열에서 열 관리 및 효율성
5G 인프라를 정의하는 과제 중 하나는 열 밀도입니다. 거대한 MIMO 배열은 일반적인 패널 안테나보다 크지 않은 하우징에 64 또는 128 개의 송신 체인을 포함 할 수 있습니다.전력 증폭기에 의해 생성되는 열의 모든 와트는 교차로에서 멀리 진행되어야, 패키지와 PCB를 통해, 그리고 장막이나 주변 환경에.
GaN의 열 전도성은 GaAs에 비해 우수하지만, 열 설계는 뒤늦게 생각할 수 없습니다.온도 싱크장과의 인터페이스 (interface-to-heat sink) 는 환경 및 작업 주기의 최악의 조건에서 평가되어야 합니다.이 과제를 해결하기 위해 특히 상단 냉각 RF 증폭기 모듈이 도입되었으며, 5G 기지 스테이션에 더 작고 가벼운 라디오와 향상된 열 성능을 가능하게합니다..
효율은 열 부하에 직접적으로 영향을 미칩니다. PAE가 더 높으면 소모 열이 적고 냉각 요구가 낮습니다. 수천 개의 유닛을 배치 한 거대 기지 역에서,소소한 효율성 향상도 에너지 및 운영 비용의 상당한 절감으로 이어집니다..
선형화 및 스펙트럼 준수
5G 뉴 라디오 파형은 요구됩니다. 높은 최고 평균 전력 비율 (PAPR) 과 넓은 변조 대역폭은 전력 증폭기를 비선형 작동 영역으로 밀어냅니다.인접 채널 누출 비율 (ACLR) 요구 사항을 위반할 수 있는 인터모들레이션 제품을 생성하는디지털 사전 왜곡 (DPD) 은 PA를 선형화하기 위해 널리 사용되지만 효과는 증폭기의 고유 한 선형성과 메모리 효과에 달려 있습니다.
5G 인프라를 위한 RF 전력 증폭기를 선택할 때, P1dB와 OIP3를 넘어서, 시스템이 사용할 특정 변조와 대역폭 조건에서 장치의 성능을 고려하십시오.그리고 증폭기의 이득과 단계 안정성이 DPD 아키텍처를 지원하는지 평가연속파 테스트에서 잘 수행하는 장치는 광대역 조절 흥분에서 다르게 행동 할 수 있습니다.
인프라 프로그램의 라이프 사이클 및 공급망 고려 사항
인프라 배포는 5~10년 또는 그 이상의 긴 생산 수명 주기를 가지고 있습니다. 따라서 공급망 회복탄력성은 1차 설계 고려 사항입니다.최근 산업 통합은 NXP의 라디오 파워 제품 라인업의 폐업과 그 결과 마지막 구매 기간을 포함하여 공급자 지형이 얼마나 빠르게 변화할 수 있는지 보여 주었다..
설계 팀은 생산 램프 전에 이상적으로 자격을 갖춘 대체 소스를 일찍 식별해야합니다.MACOM, 그리고 RFHIC 각각 주파수, 전력, 패키지 및 응용의 다른 조합을 커버하고 단 하나의 교체 풀은 중단 된 부품에 대해 존재하지 않습니다.설계 단계부터 멀티 소싱 전략은 라이프 사이클 위험을 완화하는 가장 효과적인 방법입니다.
결론
5G와 셀룰러 인프라를 위한 RF 전력 증폭기를 선택하려면 복잡한 타협을 거쳐야 합니다. 전력 밀도와 효율을 위한 GaN 기술,밀도가 높은 배열에 대한 엄격한 열 설계, 선형성이 첨단 DPD를 지원하고 수년간의 생산 프로그램에 대한 공급망 회복력. 5G-첨단 및 초기 6G 연구가 7 GHz 근처의 새로운 스펙트럼으로 진입함에 따라,이러한 고려 사항은 중요성이 커질 것입니다..
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