引言：年，Qorvo出版了第1版《5G射频技术ForDummies》。该书以通俗易懂的语言，帮助业界许多人士掌握了一些围绕5G技术的复杂概念。在之前，我们也做了《科普丨重新认识5G》、《科普丨了解5G核心实现技术》、《科普丨发现5G的不同之处》、《科普丨介绍5G3GPP全球频谱》和《科普丨深入了解5GNR》五篇报道。
今天，我们将带大家认识一下5G的射频技术。
5G愿景的真正实现，还需要更多创新。网络基站和用户设备（例如：手机）变得越来越纤薄和小巧，能耗也变得越来越低。为了适合小尺寸设备，许多射频应用所使用的印刷电路板（PCB）也在不断减小尺寸。因此，射频应用供应商必须开发新的封装技术，尽量减小射频组件的占位面积。再进一步，部分供应商开始开发系统级封装办法（SiP），以减少射频组件的数量——尽管这种办法将会增加封装成本。
系统级封装办法正在被用于射频前端，而射频前端包含基站与天线中间的所有组件。
一个典型的射频前端由开关、滤波器、放大器及调谐组件组成。这些技术设备的尺寸不断减小，并且相互集成度不断加大。结果，在手机、小蜂窝、天线阵列系统、Wi-Fi等5G应用中，射频前端正在变成一个复杂的、高度集成的系统封包。
不管怎样，5G愿景的实现都需要射频技术和封装技术的颠覆性创新。
氮化镓技术
氮化镓（GaN）是一种二进制III/V族带隙半导体，非常适合用于高功率、耐高温晶体管。氮化镓功率放大器技术的5G通信潜力才刚刚显现。氮化镓具有高射频功率、低直流功耗、小尺寸及高可靠性等优势，让设备制造商能够减小基站体积。反过来，这又有助于减少5G基站信号塔上安装的天线阵列系统的重量，因此可以降低安装成本。另外，氮化镓还能在各种毫米波频率上，轻松支持高吞吐量和宽带宽。
氮化镓技术最适合实现高有效等向辐射基站功率（EIRP），如图4-5所示。美国联邦通信委员会定义了非常高的EIRP限值，规定对于28GHz和39GHz频带，每MHz带宽需要达到75dBm功率。因此带来了哪些挑战？相关设备的搭建既要满足这些目标，又要将成本、尺寸、重量和功率等保持在移动网络运营商的预算范围内。氮化镓技术是关键；相比于其他技术，氮化镓技术在达到以上高EIRP值时，使用的元件更少，并且输出功率更高。
图4-5：半导体技术与EIRP需求的适应性比较。
对于高功率基站应用，相比于锗硅（SiGe）或硅（Si）等其他功率放大器技术，在相同EIRP目标值下，氮化镓技术的总功率耗散更低，如图4-6所示。氮化镓减少了整体系统的重量和复杂性，同时还仍保持较低功耗，因此更适合塔上安装系统的设计。
氮化镓技术的部分重要属性：
可靠性与结实性：氮化镓的功率效率更高，因此降低了热量输出。氮化镓的带隙宽，能够耐受更高的工作温度，因此可以减少紧凑区域的冷却需求。由于氮化镓能够在塔上应用（例如：天线阵列系统）的高温条件下工作，因此可以不需要冷却风扇，以及/或者可以减少散热器的体积。历史上，冷却风扇由于其机械性质，一直是造成外场故障的首要原因。大型散热器不仅硬件本身构成重大成本，并且由于重量原因，还可能带来额外的人力成本。使用氮化镓可以让人们不再使用这些高成本的散热办法。
图4-6：氮化镓减少了基站设计的复杂性，降低了成本。
低电流消耗：氮化镓降低了工作成本，产生的热量也更少。另外，低电流还有助于减少系统功耗和降低电源需求。再者，由于功耗降低，服务提供商也减少了运营支出。
功率能力：相比于其他半导体技术，氮化镓设备提供更高的输出功率。市场的发展趋势以及对于基站高功率输出的需求，更加有利于氮化镓技术的发展。
频率带宽：氮化镓拥有高阻抗和低栅极电容，能够实现更大的工作带宽和更高的数据传输速度。另外，氮化镓技术还在3GHz以上拥有良好的射频性能，其他技术（例如：硅）在这个频率范围的性能却不佳。今天氮化镓模块和功率放大器提供的宽带性能，能够支持5G前所未有的带宽需求。
集成：5G需要体积更小的解决方案，这促使供应商将大规模、包含多个技术的离散式射频前端，替换成单体式全面集成解决方案。氮化镓制造商开始抓住这个潮流，开发那些能够将收发链条整合到单一封装的全面集成解决方案。这进一步减少了系统的体积、重量和上市时间。
想要更多了解氮化镓技术，请参阅《氮化镓技术ForDummies，Qorvo专版》，网址：