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用于5G和太空应用的反型信封系统的浮地晶体管

时间:2020-10-12   访问量:6

    高电子迁移率GaN晶体管(GaN-HEMT)的怪异特性-只管尺寸小,但具有高功率密度和高工作电压-使它们成为出色的器件,不仅适用于RF功率放大器。它们也很适合用作疾速DC / DC转换器中的开关和用于电源调制(SM)技术的调制器。其中包含包络跟踪(ET),其中RF功率放大器(PA)的电源电压根据其瞬时信号包络而变化。不过,优异的电荷传输性能在于在AlGaN和GaN层之间的异质结中确立的二维电子气(2DEG)。该2DEG仅存在于n型GaN中。

    

    这使基于开关的SM系统的调制器设计加倍困难:具有疾速开关GaN-HEMT的调制器位于高压侧,这意味着其源极电势会随信号包络线不断变化。所以,在调制器中需求电隔离的开关驱动器,从而为开关增加了相当大的寄生电容。这降低了可能的开关频率,从而降低了可到达的系统带宽。在现代5G电信系统中,这是有害的,因为带宽很大,并且比上一代系统的带宽胜过了10倍。最近发现的办理方法是将调制器移至低压侧并将其定位在该位置,以克服该缺点。射频功率放大器 在调制器和高压侧之间。

    

    由于开关晶体管的源极持续至系统接地,所以该方法简化了调制器设计,从而容许将栅极切换至此固定接地电位。另外,它使开关驱动器的电流隔离变得过期,减小了寄生电容,从而实现了更快的开关速度和更大的调制带宽。

    

    FBH的RF Power Lab中开发的一项新颖专利发明是一种封装的浮地RF功率GaN-HEMT,有助于 RF PA设计用于浮动操作。为了实现这一点,在晶体管封装里面靠近晶体管芯片的地方放置了一个将RF旁路到系统地的电容器。在施加了DC和LF接地电位的地方,增加了单独的外部持续。这种新颖的器件不仅可以实现简单的浮地RF PA设计,并且还开启了得益于反向操作的GaN基电路的全新平台。主要挑战是要在PA系统运行的已调制LF频段和RF频段之间的频率区域中实现稳定性。应用此拓扑的装备可以作为分立封装的装备和MMIC来应用。最近的工作表明在实际功率放大器设计中应用这些分立器件的可行性。重点还在于改进和优化封装内电路。

    

    将RF PA放置在高压侧意味着它的源极电位是“浮动”的,即,它需求在DC和低频(LF)域中进行调制,而系统接地还是RF接地。所以,在晶体管源极处需求针对差别频域的接地隔离。为了确保宽带操作,必须在尽可能靠近晶体管的范围内确立这种隔离,并且对RF性能的影响应尽可能小。

    

    

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