18 GHz移動(dòng)通訊回程中MMIC放大器運(yùn)用

　　為滿足第四代數(shù)據(jù)傳輸服務(wù)的需要，無(wú)線通訊業(yè)已向LTE(長(zhǎng)期演進(jìn))迅猛發(fā)展。雖然某些地區(qū)的不同標(biāo)準(zhǔn)將仍將繼續(xù)存在，世界上絕大部分的無(wú)線系統(tǒng)運(yùn)營(yíng)商會(huì)將依賴LTE作為他們4G平臺(tái)的所有或相當(dāng)大的組成部分。LTE能實(shí)現(xiàn)如高質(zhì)量視頻流傳輸和文件速傳等數(shù)據(jù)密集應(yīng)用。然而，在3G向LTE(WiMAX也是一樣)演進(jìn)過(guò)程中無(wú)線運(yùn)營(yíng)商會(huì)面臨兩個(gè)重大挑戰(zhàn)：1.運(yùn)營(yíng)商需要處理由數(shù)據(jù)密集應(yīng)用而產(chǎn)生的數(shù)量巨大的上行下行通信。2.運(yùn)營(yíng)商需要提高將數(shù)據(jù)從無(wú)線基站到網(wǎng)絡(luò)中心的回程能力。

　　回程取決于光纖、微波和毫米波的單獨(dú)或全部的鏈接，近來(lái)的無(wú)線方案都要求射頻功率器件和放大器具有極好的性能。TriQuint半導(dǎo)體的TGA4532-SM 1-W GaAs MMIC功率放大器正是為滿足17.7-19.7GHz帶寬的無(wú)線回路的需求所設(shè)計(jì)。

　　回程是重點(diǎn)

　　在諸如HSPA、CDMA2000 Rev.A、TD-SCDMA等第三代(3G)接入技術(shù)出現(xiàn)之前，無(wú)線行業(yè)一直在尋求更大的頻段分配。而后在美國(guó)的頻段拍賣中發(fā)現(xiàn)了700MHz FCC，同時(shí)Verizon Wireless和ATT獲得美國(guó)大部分的許可, 將會(huì)在全美部署LTE。即便如此，由LTE用戶產(chǎn)生的巨大數(shù)據(jù)通訊仍可能會(huì)飽和現(xiàn)有頻段。所以，對(duì)新頻段的渴求可能還將繼續(xù)。

　　回程，雖然占用了運(yùn)營(yíng)商20%-30%的運(yùn)作成本(全球平均水平)，至今卻未引起足夠的重視。因?yàn)樵诿绹?guó)，專用于回程路的租用T1線路被運(yùn)營(yíng)商用于語(yǔ)音通信--。語(yǔ)音通信直到2008年仍占據(jù)大多數(shù)最大的網(wǎng)絡(luò)流量。這一情況在2009年發(fā)生了戲劇性根本性的變化，當(dāng)時(shí)數(shù)據(jù)通信流量超過(guò)語(yǔ)音通信流量多達(dá)400GB40TB。這一變化，伴隨著從伴隨著以準(zhǔn)同步數(shù)字體系(PDH)為基礎(chǔ)的回路到以向IP為基礎(chǔ)的解決方案的變遷轉(zhuǎn)變，高成本的租用T1租用線路將很快使T1為基礎(chǔ)的回程路方案完全不夠用。

　　光波(光纖)系統(tǒng)以及微波、毫米波(無(wú)線)鏈接代表僅有的兩個(gè)應(yīng)對(duì)日益迫近的回程要求沖擊的帶寬技術(shù)，每種都有其優(yōu)劣點(diǎn)。如果每個(gè)基站都有光纖節(jié)點(diǎn)，可以消除干擾而且具有大量的帶寬，無(wú)疑是好的選擇。然而，在全美超過(guò)250,000個(gè)基站中，只有約20%的基站有光纖線路，而光纖部署的成本和其競(jìng)爭(zhēng)對(duì)手-銅相比是非常高的。只有在美國(guó)，才有這么多基站使用光纖網(wǎng)絡(luò)來(lái)部署回程線路，其他國(guó)家和地區(qū)依賴無(wú)線或微波回程更為常見(jiàn)。

　　微波線路的傳輸量在155到500Mb/s，部署和操作成本比銅線較便宜(按照每個(gè)比特的傳送成本來(lái)計(jì)算)而且非常可靠。在美國(guó)，聯(lián)邦電信交通委員會(huì)(FCC)分配的高頻段毫米波回程-71-76GHz和81-86GHz能提供超過(guò)1G/s的數(shù)據(jù)傳輸速率(因?yàn)楦哳l段比低頻段分配到更大的傳輸通路帶寬)。但是高頻段毫米波的成本比微波和低頻段毫米波高很多，傳輸距離也較短，所以，只有當(dāng)?shù)皖l段毫米波可分配資源飽和時(shí)才會(huì)使用高頻段毫米波。

　　在歐洲，目前由微波線路處理70%的無(wú)線回程通信，因?yàn)樽庥肊1(類似于T1)線路的成本甚至比美國(guó)還貴。從全球范圍看來(lái)，無(wú)線回程通信約占全部回程通信的50%。如今，普遍的共識(shí)是：在光纖可及的地區(qū)光纖接入是首選，微波和毫米波線路運(yùn)用于沒(méi)有光纖的地區(qū)，及把流量帶到最近光纖節(jié)點(diǎn)。

　　TGA4532-SM性能

　　TGA4532-SM是針對(duì)點(diǎn)對(duì)點(diǎn)微波應(yīng)用設(shè)計(jì)的TriQuint 砷化鎵(GaAs)微波單片集成電路(MMIC)功率放大器系列產(chǎn)品中的最新一款。該產(chǎn)品采用了TriQuint的砷化鎵 pHEMT工藝，工作電壓為6VDC，靜態(tài)電流為816mA。TGA4532-SM使用4×4mm無(wú)鉛QFN封裝，相較于含鉛的表面貼裝技術(shù)(SMT)封裝，更便于裝配。

　　TGA4532-SM在運(yùn)用于17.7-19.9GHz通訊帶的1W封裝功率放大器中表現(xiàn)最為優(yōu)異。比如：每音調(diào)輸出功率為22dBm情況下，三階截取點(diǎn)理論上為41dBm。P1dB輸出功率為31 dBm，飽和輸出功率大于32 dBm(見(jiàn)圖1)。TGA4532-SM具有23dB的增益，在頻帶內(nèi)平坦度極好，各種頻段范圍的輸入輸出回波損耗幾乎都低于12dB(見(jiàn)圖2)。結(jié)合這些射頻性能特點(diǎn)與不到5瓦的直流功率消耗，TGA4532-SM提供了一個(gè)18GHz點(diǎn)對(duì)點(diǎn)應(yīng)用的優(yōu)秀的解決方案。

　　同系列其他產(chǎn)品包括和TGA4532-SM覆蓋同樣頻段的TGA2522-SM，提供了至少27 dBm的P1dB輸出功率、28.5dBm的Psat輸出功率、至少36 dBm的三階截取點(diǎn)、21dB的功率增益、4×4mm QFN封裝，及從5伏直流電源引流為712 mA。TGA2706-SM采用5×5mm QFN表貼封裝，在5.5-8.5 GHz點(diǎn)對(duì)點(diǎn)的微波帶提供了2W的P1dB RF輸出功率。TGA2706-SM在三階截取點(diǎn)功率為42 dBm時(shí)，能產(chǎn)生32dBm的P1dB功率，小信號(hào)增益為31dB、噪聲系數(shù)為7dB。在其3GHz帶寬內(nèi)的表現(xiàn)極為平坦。

　　在大于23GHz頻段的點(diǎn)對(duì)點(diǎn)微波通訊中，裸晶元通常用于來(lái)提供最高的性能。TriQuint最近推出的TGA4538 砷化鎵微波單片集成電路晶圓在37-40GHz帶寬上表現(xiàn)出色，提供了至少28 dBm的P1dB RF輸出功率(Psat為29.5 dBm)、三階截取點(diǎn)性能為38 dBm、增益為24dB、 及從5伏直流電源引流為600mA。

　　結(jié)語(yǔ)

　　未來(lái)幾年，對(duì)于點(diǎn)對(duì)點(diǎn)微波和毫米波無(wú)線通信設(shè)備和部件制造商來(lái)說(shuō)，無(wú)線回程市場(chǎng)將顯著增長(zhǎng)。原因很簡(jiǎn)單：相當(dāng)多的基站不能提供光波系統(tǒng)接入的情況下，只有點(diǎn)對(duì)點(diǎn)微波能提供帶寬來(lái)處理LTE和 WiMAX應(yīng)用產(chǎn)生的巨大數(shù)據(jù)量?；跓o(wú)線電的回程在部署和運(yùn)行也具有成本效益，其可靠性也在全球的廣泛應(yīng)用中得到驗(yàn)證。TriQuint將繼續(xù)推出微波單片集成電路產(chǎn)品以滿足從6至38GHz帶寬的應(yīng)用需要，提供線性和其他特性的產(chǎn)品來(lái)滿足點(diǎn)對(duì)點(diǎn)系統(tǒng)應(yīng)用的高位調(diào)制方案需求。