5G通信的触角: 毫米波MIMO天线开关

N导通或者部分导通，从而使得关断不完全，也就是降低了关断阻抗。

· GaAs材料具有直接的少数载流子跃迁复合。此特性使得载流子的"寿命"被局限在10纳秒内。此"寿命"越短，也就意味着越快的电荷消除速度。

缺点

· GaAs材料的光生寿命是Si的100分之一到50分之一。可用的扩散区长度也是Si的100分之一到50分之一。这一特性使得GaAs材料的PIN的本征区厚度的最高极限大大降低。目前实际能够使用的GaAs的最高击穿电压只能做到150到250V。用Si材料可以做到4000到6000V。

· GaAs材料的热阻大约是Si的三倍。使得GaAs材料的PIN的耗散功率因之被限制。

要指出的，目前在一般的RF应用中，反向电压与耗散功率并没有超过GaAs的这些局限。

两种材料的根本差别是载流子的跃迁复合方式，Si主要通过阱，GaAs主要通过直接复合。 直接复合的速度明显要更快一些。

AlGaAs与GaAs

AlGaAs与GaAs的晶格常数非常类似，但是带隙又增加了，故此相同击穿电压的PIN，AlGaAs材料的能够做更窄的本征区以获得更高的开关速度。另外根据研究证明，AlGaAs工艺的PIN在高频时插入损耗更低。由于这两者属于类似的产品，此处不多展开讨论。

除此之外，PIN的常用的制作材料还有GaN，SiGe，Si等等几种以及其变种。

图、常见的几种PIN制作材料以及它们在MIMO应用中的性能

由图可知，GaN是目前最好的PIN的制作材料，但是目前价格较贵而且还有一些专利纠纷正在进行，故此目前应用还不广泛。除此之外，GaAs算是性能价格能找到平衡的目前最好的材料。AlGaAs是GaAs的一种改良型变种。性能最差的就是Si材料的也就是所谓的CMOS工艺。但是由于成本最低，在对性能不那么严苛的条件下也是可以使用的。

总结与展望

5G通信关键技术取得持续进展，应该说基础架构已经完成。现在还在探索的是已经是工程实践中的一些细节。随着MACOM为代表的基础器件厂商，华为高通为代表的基础设备厂商的联合运营商集体发力推进，可以预见5G的大规模应用将很快到来。至少在中国的大城市，很有可能2020年之前就有成熟的网络可以供用户使用。

参考文章,链接与资源

1. http://www.trustedreviews.com/news/ces-las-vegas-2017-news-highlights-rumours-dates-schedule-preview .
2. R. Caverly and G. Hiller, "Establishing the Minimum Reverse Bias for a PIN Diode in a High Power Switch," IEEE Transactions on Microwave Theory and Techniques, Vol.38, No.12, December 1990 .
3. https://www.gsmaintelligence.com/research/?file=141208-5g.pdf&download .
4. "5G White Paper", Next Generation Mobile Networks (NGMN) Alliance, March 2015. Available at http://ngmn.org/home.html
5. "Waveform contenders for 5G - OFDM vs. FBMC vs. UFMC", F. Schaich, T. Wild, Alcatel-Lucent, 6th International Symposium on Communications, Control and Signal Processing(ISCCSP), May 2014.
6. "What will 5G be?" J. Andrews, S. Buzzi, W. Choi, S. Hanly, A. Lozano, A. Soong, J. Zhang, IEEE Journal On Sel. Areas in Comm., Vol. 32, No. 6, June 2014.
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8. "Iterative Precoding of OFDM-MISO with Nonlinear Power Amplifiers", I. Iofedov, D. Wulich, I. Gutman, IEEE International Conference on Communications, June 2015.
9. "Channel coding with multilevel/phase signals," G. Ungerboeck, IEEE Transactions on Information Theory, Vol 28, Issue 1, 1982.
10. https://www.macom.com/products/product-detail/MASW-011098.