أعلنت NXP أشباه الموصلات ، في سعيها للتوسع في البنية التحتية للاتصالات ، عن مجموعة جديدة من وحدات مكبر الصوت RF المبردة من الجانب العلوي. تشرع هذه المضخمات في ابتكار تغليف باستخدام وحدات نيتريد الغاليوم متعددة الشرائح وتبريد الجانب العلوي. فهي أصغر حجمًا ، وقد ثبت أنها فعالة من حيث التكلفة في تطبيقاتها وصديقة للبيئة.
ينصب التركيز الأساسي لهذه الأجهزة الجديدة المبردة من الجانب العلوي على تلبية احتياجات قطاع البنية التحتية اللاسلكية ، لا سيما في سياق تطوير نظام 5G. مع تزايد الطلب على المحطات الأساسية الأصغر التي تمتزج بسلاسة مع محيطها ، تلعب هذه المكبرات دورًا مهمًا في تلبية متطلبات البنية التحتية اللاسلكية عالية الأداء مع احتلال أصغر مساحة ممكنة. لا يسهل تصميمها المدمج التثبيت الاقتصادي فحسب ، بل يضمن التكامل السلس في البيئة.
تشكل سلسلة وحدات مضخم الترددات اللاسلكية المبردة من الجانب العلوي من NXP أول حل تبريد للجانب العلوي في الصناعة جنبًا إلى جنب مع سلسلة الوحدات متعددة الرقاقات GaN الخاصة بالشركة. أدى الجمع بين الأخير والأول في التصميم إلى تقليل السماكة والوزن بنسبة تزيد عن 20٪ ، مع فائدة إضافية تتمثل في تقليل البصمة الكربونية. من ناحية الأداء ، يوفر هذا الدمج كسبًا بمقدار 31 ديسيبل و 46٪ كفاءة تزيد عن 400 ميجاهرتز من النطاق الترددي اللحظي.
الإدارة الحرارية في وحدات التردد اللاسلكي المبردة من الجانب العلوي
وحدات RF المبردة من الجانب العلوي خالية من درع RF المخصص ولديها نظام إدارة حراري منفصل خاص بتصميم RF – وكلها تشغل مساحة وتؤدي إلى عدم كفاءة التصميم. كما أن التصميم فعال من حيث التكلفة ، مع الأخذ في الاعتبار أنه كله على لوحة دوائر مطبوعة مبسطة (PCB) وأصغر من التصميمات السابقة.
يوضح رسم المقارنات المباشرة بين طرق التبريد السائدة قدرات سلسلة الوحدات الجديدة في الاعتبار.
يعمل الراديو التقليدي الذي يستخدم عبوة تبريد من الجانب السفلي على تبديد الحرارة عبر ثنائي الفينيل متعدد الكلور إلى غرفة التبريد ، مما يؤدي إلى فقد طاقة عالية. تدمج طريقة التبريد في الجانب السفلي Ga2ا3 مكدس المواد مع ركيزة غير متجانسة عالية الحرارة والموصلية ، تليها غرفة التبريد مع درجة حرارة ثابتة أو حالة حدود الحمل الحراري المطبقة على السطح السفلي من الركيزة. تبدد الحرارة المتولدة في المبدد الحراري من خلال الموصلية الحرارية المنخفضة Ga2ا3 طبقة الجا2ا3/ الركيزة الواجهة الحرارية والركيزة.
على النقيض من أجهزة الراديو التقليدية التي تستخدم عبوات تبريد من الجانب السفلي ، فإن الحل اللاسلكي الرقيق الجديد الذي طورته NXP يتميز بتبديد ملحوظ للحرارة بنسبة 95٪ مباشرة إلى المبدد الحراري ، مما يؤدي إلى تقليل فقد الطاقة بشكل كبير. أصبح هذا الإنجاز ممكنًا من خلال استخدام بنية ربط تربط المنبع والصرف وبوابة التلامس على ركيزة عالية التوصيل الحراري باستخدام وصلات المضخة الدقيقة ، مع مادة البوليمر للتعبئة السفلية للتغليف.
تتضمن الإدارة الحرارية المنفصلة أيضًا تبديدًا أقل للحرارة ، مما يعني أيضًا انخفاض المقاومة الحرارية وتحسين الأداء في التطبيقات المتنوعة لأجهزة الراديو. للحصول على تمثيل مرئي ، ارجع إلى الشكل 1 ، الذي يصور مخططات كل من الراديو التقليدي وأجهزة الراديو الرقيقة الجديدة 5G التي تم تمكينها بواسطة NXP. تكشف المقارنة عن درجة كبيرة من الضغط الذي تم تحقيقه من خلال تبريد الجانب العلوي ، حيث يعمل درع RF نفسه كمبدد حراري.
هنا ، يمكن للمرء أن يلاحظ درجة كبيرة من الضغط مع تبريد الجانب العلوي ، حيث يعمل درع RF نفسه كمبدد حرارة. هناك أيضًا اتصالات أقل وأقصر (وبالتالي أكثر كفاءة) في تصميم الراديو الرقيق. يعمل التصميم النحيف وخفيف الوزن للوحدات اللاسلكية أيضًا على تبسيط عملية التصنيع ، حيث يكون التصميم مضغوطًا وبسيطًا.
أدى استخدام رقائق GaN المتعددة بواسطة NXP أيضًا إلى انخفاض كبير في استهلاك الطاقة مقارنة بالتوقعات السابقة. وهذا بدوره يُترجم إلى أداء مُحسَّن ، بفضل الجمع بين الملكية لتقنيات LDMOS و GaN داخل جهاز واحد ، مما يزيد من كفاءة وقدرات هذه الوحدات.
خط إنتاج NXP
أتاحت NXP ثلاثة منتجات في عائلة وحدات RF المبردة من الجانب العلوي: A5M34TG140-TC و A5M35TG140-TC و A5M36TG140-TC. وهي مصممة لأجهزة الراديو 32T32R (200-W) أو 64T64R (320-W) التي تغطي 3.3 جيجاهرتز إلى 3.8 جيجاهرتز. ورقة الحقائق وأوراق البيانات متاحة على موقع NXP الإلكتروني. راجع الشكل 2 للحصول على بيانات الأداء للحصول على مواصفات فنية أكثر تفصيلاً.
سلسلة الوحدات ، وهي مجموعة من مضخمات Doherty المضمنة ، عبارة عن حل وحدة من مرحلتين يتكون من دائرة LDMOS متكاملة كمحرك ومضخم GaN للمرحلة النهائية. تم تصميم سلسلة الوحدات النمطية هذه لأنظمة الخطية الرقمية منخفضة التعقيد وتأثيرات الذاكرة المخفضة لتحسين حجم متجه الخطأ الخطي. بالإضافة إلى ذلك ، ليست هناك حاجة إلى IC تحكم تمثيلي منفصل ، مما يعني التحسين.
قال بيير بيل ، نائب الرئيس والمدير العام للطاقة اللاسلكية في NXP: “يمثل التبريد من الجانب العلوي فرصة مهمة لصناعة البنية التحتية اللاسلكية ، حيث يجمع بين إمكانات الطاقة العالية والأداء الحراري المتقدم لتمكين نظام فرعي للتردد اللاسلكي”. “يوفر هذا الابتكار حلاً لنشر المزيد من المحطات القاعدية الصديقة للبيئة مع تمكين كثافة الشبكة اللازمة لتحقيق فوائد الأداء الكامل لشبكة الجيل الخامس.”
سلسلة وحدات الترددات اللاسلكية المبردة من الجانب العلوي المبتكرة ذات الحجم ، والمصممة لأنظمة الإرسال المزدوج بتقسيم الوقت طويل المدى (LTE-TDD) وأنظمة 5G ، تجد تطبيقات في أنظمة الهوائيات النشطة 5G mMIMO ، والخلايا الصغيرة في الهواء الطلق ووحدة التحكم عن بعد الكلية منخفضة الطاقة رؤساء الراديو. كما أنها مناسبة لشبكات Open RAN والشبكات الخاصة. في الختام ، فإن “الاختراق” التكنولوجي مع سلسلة مضخمات الترددات اللاسلكية المبردة من الجانب العلوي من NXP يعطي مجالًا لمشروع اقتصادي لنشر شبكات 5G في جميع أنحاء العالم.
