Оборудование / Спутниковая связь / Усилители мощности и BUC
Полупроводниковая дилемма
Полупроводниковые приборы для усиления мощности, благодаря их высокой надежности, компактности и низкой цене, используются повсеместно – от сотовых телефонов до спутниковых терминалов. Изначально на рынке были доступны только монолитные микроволновые интегральные схемы (MMIC), использующие двойное сложение выходной мощности, и сегодня они достигли максимальной мощности – около 8 Вт в Ku-диапазоне и 4 Вт в Ka-диапазоне. Потребности в более высокой мощности привели к созданию полупроводниковых усилителей мощности (SSPA) с комбинированием выходов многих MMIC при помощи микрополосковых линий или волноводов. Но такие схемы сложения вносят потери, к тому же они громоздки, и в результате SSPA оказались дороги в производстве и слишком тяжелы для многих мобильных приложений. Однако вскоре был найден инновационный подход, при котором мощности полупроводниковых транзисторов складываются в свободном пространстве внутри волновода. Вместо многокаскадного сложения, увеличивающего потери и размеры с каждой ступенью сложения, выходы всех транзисторов суммируются на одной ступени, и множество усилительных элементов синхронно усиливают входной сигнал, а их выходы суммируются в свободном пространстве с очень высокой эффективностью.
GaN-технология как ключ к успеху
Как химическое соединение, кристалл GaN известен с середины 90-х гг. прошлого века, он получил широкое применение в оптоэлектронике в качестве подложки для лазеров и элементной базы фотодиодов солнечных батарей космических аппаратов. Благодаря своей кристаллической структуре GaN обладает высокой устойчивостью к температурным воздействиям, радиации и ионизации. Его качественные электрические показатели, такие как высокое напряжение пробоя (>100 В), большая ширина запрещенной зоны, позволили качественно увеличить коэффициент усиления и максимальную выходную мощность GaN-транзистора. Это привело к существенному уменьшению габаритов и массы усилителей по сравнению с GaAs-аналогами. Также существенно увеличился КПД и снизилось энергопотребление. В современных GaN-усилителях мощности до 80% габаритных размеров занимают блок питания и система теплоотвода, и только 20% – сам усилитель. Такая особенность привела к тому, что потребовалось полностью менять механический дизайн усилителей, разрабатывать новые блоки питания и существенно модифицировать системы теплоотвода. Это было одной из причин, почему многие производители отказались изначально от разработки GaN-усилителей.
GaN-усилители мощности обладают чрезвычайно высокой линейностью и низкими фазовыми шумами. При работе в одночастотном и многочастотном режимах они превосходят по линейности GaAs на 2 дБ. Объединение GaN-усилителей в системы фазового сложения позволило достигнуть выходных мощностей, которые были ранее принципиально недостижимы. Разработанные GaN-системы фазового сложения имеют возможность достигнуть и превысить выходные мощности клистронных усилителей, при этом гарантируя высокую линейность.
Наша компания имеет возможность укомплектовать земные спутниковые станции заказчиков современным усилительным передающим оборудованием мощность от единиц Вт до 1 кВт ведущих мировых производителей, работающих в диапазонах частот от С до Ка.