【導讀】有線(xiàn)電視提供商在升級網(wǎng)絡(luò )時(shí)要把握好分寸。他們需要在不降低性能和可靠性的情況下，滿(mǎn)足客戶(hù)對容量的需求。很多提供商借助 GaN 技術(shù)來(lái)保持平衡，原因如下。
對速度、容量、性能和可靠性的需求
隨著(zhù)視頻、音樂(lè )、游戲和在線(xiàn)媒體內容消費的普及，人們需要更快電纜速度和更高容量的數據傳輸。這讓北美有線(xiàn)電視運營(yíng)商陷入困境，難以在不降低信號完整性和性能的情況下增強網(wǎng)絡(luò )以滿(mǎn)足這類(lèi)需求。氮化鎵 (GaN) 功率放大器技術(shù)應運而生，它具有市場(chǎng)所需的線(xiàn)性度、熱特性和效率，可滿(mǎn)足混合光纖同軸 (HFC) 的性能要求，并支持可靠的有線(xiàn)電視運營(yíng)。
本文節選自 Qorvo 設計峰會(huì )系列網(wǎng)絡(luò )研討會(huì )，重點(diǎn)介紹了行業(yè)領(lǐng)域的重大改進(jìn)，這些領(lǐng)域的進(jìn)展將助力下一代技術(shù)發(fā)展。
深入了解
作為設計峰會(huì )系列的一部分，與 Qorvo 專(zhuān)家一起深入探討這一主題。網(wǎng)絡(luò )研討會(huì )探討了革新下一代技術(shù)的進(jìn)展情況。
增益單元放大技術(shù)的發(fā)展
在過(guò)去的 25 年里，砷化鎵 (GaAs)、GaN 混合體和單片微波集成電路 (MMIC) 等有線(xiàn)電視技術(shù)不斷進(jìn)步，擴展帶寬并提高系統性能，以符合最新的有線(xiàn)電纜數據服務(wù)接口規范 (DOCSIS)。GaN 器件在效率、線(xiàn)性度和性能上都超出了必要的規范要求，確保在 HFC 網(wǎng)絡(luò )中實(shí)現可靠的數據傳輸和信號完整性。
有線(xiàn)電視半導體技術(shù)的發(fā)展
采用 GaN 技術(shù)，增益單元性能提升，有線(xiàn)電視多系統運營(yíng)商 (MSO) 可以提高線(xiàn)性功率輸出。這帶來(lái)了諸多益處，不僅可以降低升級成本，而且可以把光纖放在離客戶(hù)更近的地方，以提供更優(yōu)質(zhì)的服務(wù)。此外，還可以減少或去除網(wǎng)絡(luò )鏈中的放大器。
圖 1 比較了有線(xiàn)電視增益單元結構中常用的材料技術(shù)的相關(guān)特性?？梢悦黠@看出，GaN 為 MSO 提供了多個(gè)關(guān)鍵的系統級優(yōu)勢。
圖 1.與其它半導體技術(shù)相比，基于 GaN 的器件特性。
用 GaN 改善線(xiàn)性功率輸出
隨著(zhù)從 DOCSIS 3.0、DOCSIS 3.1 發(fā)展到 DOCSIS 4.0（支持高達 1.8 Ghz 下游頻譜的標準），有源功率器件的非線(xiàn)性行為讓行業(yè)面臨重大挑戰。不一致的線(xiàn)性度會(huì )降低信號質(zhì)量，在數字信道上產(chǎn)生誤碼，有時(shí)在解調信號時(shí)會(huì )導致整個(gè)設備故障。使用 GaN 有助于改善線(xiàn)性度下降的情況，有助于避免信號質(zhì)量問(wèn)題和設備故障。
Qorvo 在設計和制造有線(xiàn)電視放大器方面的專(zhuān)業(yè)知識可以追溯至行業(yè)早期。事實(shí)上，Qorvo 是第一家推出采用了碳化硅基氮化鎵 (GaN-on-SiC) 的有線(xiàn)電視增益單元的公司。
GaN 以其優(yōu)越的性能特點(diǎn)，推動(dòng)有線(xiàn)電視應用從 GaAs 到 GaN 的大規模轉變。GaN 所提供的更高輸出水平、更高耐用性和優(yōu)異的熱性能是這一轉變的關(guān)鍵催化劑。
隨著(zhù)有線(xiàn)電視帶寬的不斷擴展，工程師和系統架構師正在為網(wǎng)絡(luò )升級尋找合適的技術(shù)。為了滿(mǎn)足更高的帶寬和數據速率需求，必須保持線(xiàn)性度。保持增益單元或放大器的線(xiàn)性度取決于四個(gè)因素：半導體技術(shù)、電路設計、功耗和散熱設計/性能。GaN 在這些方面具有優(yōu)勢，提供的功率高達 10 W/mm，而典型的 GaAs 設計只有 1 W/mm（見(jiàn)圖 2）。
線(xiàn)性輸出功率方面的進(jìn)步
圖 2.GaAs、GaN 和 Si 技術(shù)的效率和復合輸出功率比較。
結語(yǔ)
現在，MSO 在將其網(wǎng)絡(luò )升級到新的 DOCSIS 標準時(shí)，有了滿(mǎn)足容量需求的可靠選擇。GaN 技術(shù)能提供更好的數據傳輸，具有符合嚴格設計限制的必要特性，而基于 GaN 的放大器為下一代設計提供了理想的構建模塊。
來(lái)源：Qorvo半導體，原創(chuàng )：Bob Simmers
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