基于DOCSIS 4.0 产品的CATV 放大器设计

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DOCSIS 3.1 的出现让 CATV 提供商能够增加上下行容量。新一代 DOCSIS 4.0 产品目前正处于设计阶段。使用正确的 CATV 放大器可显著提高解决方案的效率。

为了在不断发展的有线电视业务 (CATV) 中保持竞争优势，需要采用创新技术来满足用户需求。基于氮化镓 (GaN) 技术的 CATV 放大器在这一发展过程中发挥着重要作用。

氮化镓 (GaN) 器件可以提供超过必需的效率和性能，能够满足 DOCSIS 对 CATV 放大器的要求。在 HFC 网络中，要实现可靠的数据传输和信号完整性，一致的线性度是首要要求。有源功率器件的非线性行为会降低信号质量，从而导致数字信道出现误码，而且有时在尝试解调信号时会彻底失败。

增益单元或放大器的线性度主要取决于以下因素：

半导体技术

电路设计

功耗

散热设计

在设计 HFC 放大器时，保持较高的线性度和效率至关重要，而在这个方面，基于 GaN 的组件具有明显的优势。图 2 所示为 CATV 放大器的基本组件。在线性输出方面，HFC 放大器或节点的下行性能在很大程度上依赖于输出级增益单元（亦称“功率倍频器”）。

 

 

 

图 2.CATV 放大器框图。

GaN 代表功率放大器设计的一项支持技术，能够满足 DOCSIS 3.1 和 DOCSIS 4.0 标准的要求。图 3 展示了最初使用 GaAs 场效应晶体管 (FET) 实现增益单元架构的设计阶段。使用基于 GaN 的元件代替 FET3 和 FET4 可显著提高性能，因为这些器件具有高频运行、高电压耐用性、高电流密度和功率处理等特性。与 GaAs 的 1 W/mm 相比，GaN 最高支持 10 W/mm。

 

 图 3.通过使用基于 GaN 的 FET 改进增益单元架构。

图 4 通过比较有线电视增益单元架构所用材料技术的相对特性，展示了 GaN 技术的优势，这项技术既使 MSO 能够保持现有的放大器间距，同时又可提高线性输出。这可很大程度地降低升级成本，并实现光纤深度解决方案，在减少或消除放大器的同时，将光纤置于离客户更近的地方，以提供更优质的服务。

 

图 4.与其他方案相比，基于 GaN 的元件特性。

打造适应未来发展的 CATV 解决方案，如今的千兆连接速度很快，但是据说，新一代 DOCSIS 4.0 产品的下载速度提高10倍或上传速度提高5倍，所以支持这个标准的基于氮化镓 (GaN) 技术的 CATV 放大器设计就更加重要了，想了解更多详细设计方案的朋友可以点击阅读原文。