GaN 如何帮助有线电视提供商找到平衡

有线电视提供商在升级网络时要把握好分寸。他们需要在不降低性能和可靠性的情况下，满足客户对容量的需求。很多提供商借助 GaN 技术来保持平衡，原因如下。

对速度、容量、性能和可靠性的需求

随着视频、音乐、游戏和在线媒体内容消费的普及，人们需要更快电缆速度和更高容量的数据传输。这让北美有线电视运营商陷入困境，难以在不降低信号完整性和性能的情况下增强网络以满足这类需求。氮化镓 (GaN) 功率放大器技术应运而生，它具有市场所需的线性度、热特性和效率，可满足混合光纤同轴 (HFC) 的性能要求，并支持可靠的有线电视运营。

本文节选自 Qorvo 设计峰会系列网络研讨会，重点介绍了行业领域的重大改进，这些领域的进展将助力下一代技术发展。

深入了解

作为设计峰会系列的一部分，与 Qorvo 专家一起深入探讨这一主题。网络研讨会探讨了革新下一代技术的进展情况。

增益单元放大技术的发展

在过去的 25 年里，砷化镓 (GaAs)、GaN 混合体和单片微波集成电路 (MMIC) 等有线电视技术不断进步，扩展带宽并提高系统性能，以符合最新的有线电缆数据服务接口规范 (DOCSIS)。GaN 器件在效率、线性度和性能上都超出了必要的规范要求，确保在 HFC 网络中实现可靠的数据传输和信号完整性。

有线电视半导体技术的发展

采用 GaN 技术，增益单元性能提升，有线电视多系统运营商 (MSO) 可以提高线性功率输出。这带来了诸多益处，不仅可以降低升级成本，而且可以把光纤放在离客户更近的地方，以提供更优质的服务。此外，还可以减少或去除网络链中的放大器。

图 1 比较了有线电视增益单元结构中常用的材料技术的相关特性。可以明显看出，GaN 为 MSO 提供了多个关键的系统级优势。

图 1.与其它半导体技术相比，基于 GaN 的器件特性。

用 GaN 改善线性功率输出

随着从 DOCSIS 3.0、DOCSIS 3.1 发展到 DOCSIS 4.0（支持高达 1.8 Ghz 下游频谱的标准），有源功率器件的非线性行为让行业面临重大挑战。不一致的线性度会降低信号质量，在数字信道上产生误码，有时在解调信号时会导致整个设备故障。使用 GaN 有助于改善线性度下降的情况，有助于避免信号质量问题和设备故障。

Qorvo 在设计和制造有线电视放大器方面的专业知识可以追溯至行业早期。事实上，Qorvo 是第一家推出采用了碳化硅基氮化镓 (GaN-on-SiC) 的有线电视增益单元的公司。

GaN 以其优越的性能特点，推动有线电视应用从 GaAs 到 GaN 的大规模转变。GaN 所提供的更高输出水平、更高耐用性和优异的热性能是这一转变的关键催化剂。

随着有线电视带宽的不断扩展，工程师和系统架构师正在为网络升级寻找合适的技术。为了满足更高的带宽和数据速率需求，必须保持线性度。保持增益单元或放大器的线性度取决于四个因素：半导体技术、电路设计、功耗和散热设计/性能。GaN 在这些方面具有优势，提供的功率高达 10 W/mm，而典型的 GaAs 设计只有 1 W/mm（见图 2）。

线性输出功率方面的进步

图 2.GaAs、GaN 和 Si 技术的效率和复合输出功率比较。

结语

现在，MSO 在将其网络升级到新的 DOCSIS 标准时，有了满足容量需求的可靠选择。GaN 技术能提供更好的数据传输，具有符合严格设计限制的必要特性，而基于 GaN 的放大器为下一代设计提供了理想的构建模块。

观看本次网络研讨会的视频，了解更多关于 GaN 技术性能的信息。

其他相关资源可参见 Qorvo 设计中心。该中心提供了大量的方框图、设计工具、小册子、电子书、白皮书等内容，帮助您高效地使用 Qorvo 组件构建解决方案。

关于作者


Bob Simmers
CATV 和宽带接入产品部门产品营销经理

Bob 因其在推出一整套新型解决方案方面所做出的贡献而荣获 Qorvo 奖项，这些解决方案帮助客户在应对有线电视和光纤到户 (FTTH) 应用的 RF 挑战中脱颖而出。他是 RF 专家团队的成员之一，对有线 MSO 和类似客户的趋势与创新解决方案拥有深入的洞察力。