5G时代下的射频前端技术：氮化镓技术学术资讯

来源：电子工程世界

5G时代的开启，使网络基站和用户设备（例如：手机）变得越来越纤薄和小巧，能耗上也变得越来越低。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。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。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。作为核心组件射频前端模块在技术上有哪些提升呢？下面一一为您来解读。
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。
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。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。
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。
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。
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。
体声波滤波器技术
表面声波滤波器和体声波滤波器具有占位面积小、性能优异、经济适用等优势，在移动设备滤波器市场上居于主导地位。
体声波滤波器最适合 1 GHz 至 6 GHz 的频段，表面声波滤波器最适合 1 GHz 以下的频段。
对于智能手机设计者，5G 的推出对于电池寿命和主板空间又是一个挑战。
不出意外，从 4G 到 5G，手机里安装的滤波器数量急剧增加，载波聚合是滤波器数量增加的主要促成因素。

图 4-7：智能手机与集成滤波器技术。
体声波技术的一项优势就是散热，如图 4-8 所示。

图 4-8：SMR BAW 滤波器功率处置方式。
射频技术、封装及设计

射频前端由多个半导体技术设备组成。众多的 5G 应用需要五花八门的处理技术、设计技巧、集成办法和封装办法，以满足各个独特用例的需求。对于 5G 的 7GHz 以下频段，相应的射频前端解决方案需要创新封装办法，例如，提高组件排列的紧凑度；缩短组件之间的导线长度，以尽量减少损耗；采用双面安装；划区屏蔽；以及使用更高质量的表面安装技术组件等。所有 5G 用例都需要射频前端技术。根据射频功能、频带、功率等级等性能要求，射频半导体技术的选择不尽相同。如图 4-9 所示，每个射频功能和应用分别对应多个半导体技术。

图 4-9: 5G 射频通信技术。

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