【導讀】未(wei)來(lai)的(de)娛(yu)樂(le)係(xi)統(tong)和(he)居(ju)家(jia)辦(ban)公(gong)環(huan)境(jing)正(zheng)在(zai)迅(xun)速(su)向(xiang)更(geng)多(duo)雙(shuang)向(xiang)互(hu)動(dong)的(de)模(mo)式(shi)發(fa)展(zhan)，這(zhe)要(yao)求(qiu)提(ti)高(gao)下(xia)行(xing)帶(dai)寬(kuan)和(he)上(shang)行(xing)容(rong)量(liang)。為(wei)了(le)在(zai)不(bu)斷(duan)發(fa)展(zhan)的(de)有(you)線(xian)電(dian)視(shi)業(ye)務(wu) (CATV) 中保持競爭優勢
，需要采用創新技術來滿足用戶需求。基於氮化镓 (GaN) 技術的 CATV 放大器在這一發展過程中發揮著重要作用。本博文就如何做到這一點提供了一些見解。以下內容摘自 Qorvo 白皮書“如何通過提高效率來提高 CATV 放大器的下行帶寬和上行容量”。

滿足更高的上行帶寬需求

在美國，混合光纖同軸 (HFC) 網絡上行流量的典型頻率分配範圍為 5 MHz 至 42 MHz。用戶活動和新的用例推動對容量的需求不斷增加。為此，一些多係統運營商 (MSO) 在可用帶寬內設置中分或高分，通過減少下行帶寬並可能縮減內容或服務，從而滿足這類需求。

為了應對這項挑戰，MSO 開始探索 DOCSIS 3.1 或 DOCSIS 4.0 規範提供的方案。DOCSIS 3.1 中的上行容量可擴展至高達 204 MHz
，而 DOCSIS 4.0 支持在全雙工 (FDX) 和擴展頻譜 DOCSIS (ESD) 中將上行容量提高至高達 684 MHz。圖 1 顯示了全雙工 (FDX) 如何使上行和下行流量共享 684 MHz 頻率範圍。

圖 1.麵向上行 (US) 和下行 (DS) 的 DOCSIS 4.0 FDX 頻譜

保持線性度

suizhewangluoshengji，youxiandianshidaikuanyebuduankuozhan
，zheyiqushicushigongchengshihexitongjiagoushitansuoxindejishu，tongshixuyaoxinyidaidewuyuanheyouyuanchanpin。weilemanzubuduanzengjiadedaikuanheshujusulvxuqiu
，

CATV 放大器必須保持更高的線性輸出功率。

氮化镓 (GaN) 器件可以提供超過必需的效率和性能，能夠滿足 DOCSIS 對 CATV 放大器的要求。在 HFC 網(wang)絡(luo)中(zhong)，要(yao)實(shi)現(xian)可(ke)靠(kao)的(de)數(shu)據(ju)傳(chuan)輸(shu)和(he)信(xin)號(hao)完(wan)整(zheng)性(xing)，一(yi)致(zhi)的(de)線(xian)性(xing)度(du)是(shi)首(shou)要(yao)要(yao)求(qiu)。有(you)源(yuan)功(gong)率(lv)器(qi)件(jian)的(de)非(fei)線(xian)性(xing)行(xing)為(wei)會(hui)降(jiang)低(di)信(xin)號(hao)質(zhi)量(liang)
，從(cong)而(er)導(dao)致(zhi)數(shu)字(zi)信(xin)道(dao)出(chu)現(xian)誤(wu)碼(ma)，而(er)且(qie)有(you)時(shi)在(zai)嚐(chang)試(shi)解(jie)調(tiao)信(xin)號(hao)時(shi)會(hui)徹(che)底(di)失(shi)敗(bai)。

增益單元或放大器的線性度主要取決於以下因素：

●    半導體技術

●    電路設計

●    功耗

●    散熱設計

在設計 HFC 放大器時，保持較高的線性度和效率至關重要，而在這個方麵


，基於 GaN 的組件具有明顯的優勢。圖 2 所示為 CATV 放大器的基本組件。在線性輸出方麵，HFC 放大器或節點的下行性能在很大程度上依賴於輸出級增益單元（亦稱“功率倍頻器”）。

什麼是 DOCSIS？

有線電纜數據服務接口規範 (DOCSIS) 是一種國際電信標準，它允許將高帶寬數據傳輸整合到現有有線電視 (CATV) 係統中。很多有線電視運營商使用這種標準來通過現有的混合光纖同軸 (HFC) 基礎設施提供互聯網接入。版本號有時隻采用“D”為前綴，而不是“DOCSIS”（例如：D3 即為 DOCSIS 3）。

圖 2.CATV 放大器框圖

GaN代表功率放大器設計的一項支持技術，能夠滿足 DOCSIS 3.1 和 DOCSIS 4.0 標準的要求。圖 3 展示了最初使用 GaAs 場效應晶體管 (FET) 實現增益單元架構的設計階段。使用基於 GaN 的元件代替 FET3 和 FET4 可顯著提高性能，因為這些器件具有高頻運行
、高電壓耐用性
、高電流密度和功率處理等特性。與 GaAs 的 1 W/mm 相比，GaN 最高支持 10 W/mm。

圖 3.通過使用基於 GaN 的 FET 改進增益單元架構

圖4 通過比較有線電視增益單元架構所用材料技術的相對特性，展示了 GaN 技術的優勢
，這項技術既使 MSO nenggoubaochixianyoudefangdaqijianju，tongshiyouketigaoxianxingshuchu。zhekehendachengdudijiangdishengjichengben，bingshixianguangxianshendujiejuefangan，zaijianshaohuoxiaochufangdaqidetongshi，jiangguangxianzhiyulikehugengjindedifang，yitigonggengyouzhidefuwu。

圖 4.與其他方案相比，基於 GaN 的元件特性

Qorvo 在有線電視增益單元領域的專業知識

Qorvo公司有兩款產品都是該領域不錯的設計之選：

●    QPA3260 功率倍增器混合器件 – 可提供高達 1.2 Ghz 的高線性輸出

●    QPA3315 功率倍增器混合器件 – 可在需要高達 1.8 GHz 容量的設計中支持 DOCSIS 4.0 實現

DOCSIS 3.1 和 DOCSIS4.0 標準對下行帶寬和上行容量提出了更高的要求，而 Qorvo 可幫助 MSO 利用基於 GaN 的(de)有(you)線(xian)電(dian)視(shi)信(xin)號(hao)放(fang)大(da)增(zeng)益(yi)單(dan)元(yuan)來(lai)應(ying)對(dui)這(zhe)項(xiang)挑(tiao)戰(zhan)。有(you)線(xian)電(dian)視(shi)設(she)備(bei)製(zhi)造(zao)商(shang)可(ke)依(yi)靠(kao)經(jing)過(guo)驗(yan)證(zheng)的(de)解(jie)決(jue)方(fang)案(an)，這(zhe)些(xie)解(jie)決(jue)方(fang)案(an)使(shi)用(yong)可(ke)靠(kao)耐(nai)用(yong)的(de)元(yuan)件(jian)實(shi)現(xian)更(geng)好(hao)的(de)數(shu)據(ju)傳(chuan)輸(shu)。

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