氮化鎵射頻開關(guān)在高功率射頻設(shè)計(jì)中的應(yīng)用

氮化鎵射頻開關(guān)在高功率射頻設(shè)計(jì)中的應(yīng)用

Manish Shah，TagoreTechnology Inc.

在大功率射頻前端（RFFE）設(shè)計(jì)中，PIN二極管技術(shù)一直是射頻開關(guān)的歷史選擇。這種技術(shù)是足夠的，因?yàn)轭l段的數(shù)量是有限的，而且電路板的空間也不是一個(gè)制約因素。然而，現(xiàn)代高功率基站和軍事通信射頻鏈路需要覆蓋許多頻段，以滿足安全語(yǔ)音和數(shù)據(jù)通信的需求，同時(shí)優(yōu)化SWaP。

在mMIMO架構(gòu)的推動(dòng)下，5G基站遠(yuǎn)端射頻頭（RRH）的結(jié)構(gòu)正變得極為復(fù)雜，許多RFFE必須在有限的電路板空間內(nèi)實(shí)現(xiàn)。RRH通常安裝在高高的柱子上，這在總尺寸和重量方面增加了額外的限制，以方便基站設(shè)備的安裝和維護(hù)。RFFE的效率和總功耗對(duì)于管理總熱耗散也很關(guān)鍵。降低前端濾波器和射頻開關(guān)的損耗有助于減少總功耗，放寬散熱要求，也減少了RFFE的尺寸和重量。

大功率相控陣?yán)走_(dá)就像5G基站一樣，需要在有限的電路板空間內(nèi)集成許多RFFE。由于需要復(fù)雜的偏置方案和眾多的無(wú)源元件，用傳統(tǒng)的PIN二極管開關(guān)實(shí)現(xiàn)多頻段和分布在大頻率范圍內(nèi)的多個(gè)RFFE已經(jīng)變得非常困難。新的射頻開關(guān)技術(shù)可以幫助解決許多這些問題。

軍事通信RFFE的要求

圖1表示軍事通信射頻鏈路的典型雙功率放大器（PA）RFFE。雙功率放大器通常采用基于GaN的功率放大器，覆蓋30MHz至2.6GHz。在許多專有的軍用軟件定義射頻中，連續(xù)的頻率覆蓋是必不可少的，覆蓋30MHz至2.6GHz，為6.5倍頻程帶寬；因此，理論上至少需要七個(gè)頻段。

圖1軍事通信射頻鏈路的雙功放前端。

然而，一個(gè)諧波濾波器需要一個(gè)保護(hù)帶，以達(dá)到對(duì)帶內(nèi)頻率低端的二次諧波的最小抑制要求。例如，如圖2所示，第一個(gè)頻段不能是30至60MHz，或一個(gè)倍頻程，因?yàn)?0MHz的二次諧波落在這個(gè)頻段內(nèi)。第一頻段必須是30到50MHz，假設(shè)有10MHz的保護(hù)帶，才能達(dá)到預(yù)期的濾波抑制效果，以滿足諧波抑制的要求。

圖2軍事射頻鏈路的諧波濾波器要求。

由于有一個(gè)至少10MHz的保護(hù)帶，頻率范圍必須分成8個(gè)不連續(xù)的頻段，才能有從30MHz到2.6MHz的連續(xù)覆蓋。其中，射頻開關(guān)的主要功能是將射頻信號(hào)路由到適當(dāng)?shù)闹C波濾波器，并將信號(hào)合并，再次通過(guò)諧波濾波器后，將其路由到天線。射頻開關(guān)的性能對(duì)射頻鏈路的整體性能至關(guān)重要。

開關(guān)插入損耗是減少總功耗的最重要因素之一。較低的開關(guān)插入損耗也減少了功率放大器所需的總功率。功率放大器輸出功率的減少降低了其直流電能消耗。減少功率，從而減少總

審核編輯 ：李倩