Wzmacniacze mocy GaN dla systemów transmisji 5G

Kolejna generacja systemów transmisji bezprzewodowej, nazywana 5G oferować ma niezmiernie wysokie prędkości transmisji - do 10Gbps- i niewielkie opóźnienia. Jednakże, aby było możliwe stworzenie sprzętu, pracującego przy tych parametrach, konieczne jest opracowanie nowych układów scalonych. Naukowcy z Fraunhofer IAF w Freiburgu w Niemczech pracują właśnie nad tego rodzaju układami. Niemiecki zespół opracował układ scalony, który integruje w sobie wzmacniacz mocy dla sygnałów transmisji 5G. Układ wykonany został nie z krzemu, a z azotku galu (GaN), z uwagi na jego własności fizyczne.

Dzięki konstrukcji układu, może on być zasilany dosyć wysokim napięciem, co przekłada się na wyższą moc wyjściową, jak tłumaczy Rüdiger Quay, jeden z naukowców odpowiedzialnych za projekt. Badacze z IAF tworzyli już wcześniej podobne układy scalone, na przykład Flex5Gware - prototyp tego układu scalonego pracował przy częstotliwościach do 6 GHz.



Jak tłumaczy Quay, zużycie mocy w tego rodzaju systemach zależne jest od prędkości transmisji. Przesłanie pojedynczego bitu zużywa pewną stałą wartość energii, niezależnie od prędkości transmisji. Jako że systemy 5G mają działać z prędkościami transmisji większymi 200-krotnie od dzisiaj używanych systemów, to łatwo się domyślić, że zużycie energii przez układy 5G może być ogromne. Jego zmniejszenie, poprzez zwiększenie wydajności energetycznej układów, jest zatem kluczowe, aby możliwe było skomercjalizowanie technologii transmisji bezprzewodowej 5G.

Aby zwiększyć wydajność nowych systemów naukowcy wykorzystali właśnie GaN, ale także zajęli się innymi elementami systemu, m.in. antenami - dzięki większej kierunkowości ich emisji, potrzebna jest mniejsza moc do ich zasilenia. Układy oparte o GaN nie muszą być drogie, jako że gal jest dosyć szeroko dostępnym metalem - jest on częstym zanieczyszczeniem, jakie występuje w rudach innych metali. GaN dotychczasowo odnalazł swoje zastosowanie w oświetleniu, szczególnie przy produkcji białych i niebieskich diod elektroluminescencyjnych - dzięki temu, technologia wytwarzania i obróbki GaN-u jest dobrze znana. Z uwagi na te czynniki - dostępność galu i łatwa implementacja technik obróbki GaN-u w przemyśle, układy te nie dość, że będą oszczędniejsze energetycznie niż dzisiejsze, to mogą okazać się tańsze w produkcji.

Źródło: http://www.eetimes.com/document.asp?doc_id=1330262&