Λύση Gan: μικρό πακέτο για να ανταποκριθεί στην πρόκληση του μεγάλου ραντάρ

Το ραντάρ X-band (8 GHz έως 12 GHz) είναι ένας βασικός εξοπλισμός κατάλληλος για εμπορική πλοήγηση. Η αεροπορία είναι ένας σημαντικός τομέας στον οποίο χρησιμοποιείται ευρέως ο εξοπλισμός ραντάρ X-band. Ταυτόχρονα, ο εξοπλισμός αναπτύσσεται ευρέως σε πολλούς τομείς εφαρμογών, όπως UAV, έλεγχος κυκλοφορίας θαλάσσιων πλοίων, μετεωρολογική παρακολούθηση, παρακολούθηση δραστηριότητας πτηνών κοντά στο αεροδρόμιο και αντιψυκτική τηλεπισκόπηση.

Σύμφωνα με την έκθεση της στρατηγικής ανάλυσης, ενός οργανισμού έρευνας αγοράς, το ραντάρ X-band είναι το μεγαλύτερο τμήμα ραντάρ. Οι πωλήσεις αυτού του ραντάρ ζώνης είναι κοντά στα 6.3 δισεκατομμύρια δολάρια ΗΠΑ το 2018 και ο σύνθετος ετήσιος ρυθμός αύξησης των αντίστοιχων δαπανών αναμένεται να είναι 3.4%, που θα φτάσει τα 8.7 δισεκατομμύρια δολάρια ΗΠΑ το 2028.

Ωστόσο, κανένα ραντάρ X-band δεν έχει σημαντικές ευκαιρίες ανάπτυξης. Το σύστημα ενεργού ηλεκτρονικής συστοιχίας σάρωσης (AESA) είναι όλο και πιο δημοφιλές στην έρευνα και την ανάπτυξη. Το σύστημα χρησιμοποιείται κυρίως σε μεγάλες αερομεταφερόμενες πλατφόρμες, καθώς και σε χερσαία και θαλάσσια τμήματα.

Προκλήσεις AESA

The AESA system uses active arrays, each with hundreds or even thousands of κεραίαμικρό. Καθε κεραία has its own phase and gain control. The interference or superposition of a single wave array of κεραία elements can generate plane waves, which can effectively generate radio beams moving in a specific direction. AESA radar system electronically controls the beam by transferring the phase of κεραία στοιχεία.

The spacing of κεραία elements is usually half wavelength to reduce exposure in the near field. AESA radar also often needs to diffuse signals in a wide range of high frequencies. This frequency agility allows the radar to quickly search for targets in the sector. This also makes them more difficult to detect in background noise. This allows ships and aircraft to send high-power radar signals while maintaining concealment and bringing better anti-jamming capability.

These requirements pose some challenges for Engineers: each κεραία element must be small and light enough to accommodate small wavelength spacing, while making the overall system size and weight controllable for use in the air and at sea. However, according to different applications, the radar system must be strong enough to output power from hundreds of watts to up to 100 kW anywhere. Therefore, the radar system needs efficient heat dissipation, but this increases the size and weight.

Σε πολλές από αυτές τις περιπτώσεις χρήσης, χρειάζεται Μέγεθος, βάρος, ισχύς και κόστος (swap-c) Αξιολογήστε το σύστημα. Η αντικατάσταση μόνο μερικών εξαρτημάτων στο σύστημα δεν θα έχει μεγάλο αντίκτυπο σε αυτά τα ζητήματα. Επομένως, η τεχνολογία που μπορεί να ενεργοποιήσει το σύστημα ραντάρ AESA πρέπει να παρουσιάζει σημαντικά πλεονεκτήματα στη βελτίωση swap-c.

Τεχνολογία ενεργοποίησης: Gan

Το νιτρίδιο του γαλλίου (GAN) είναι μια τεχνολογία που μπορεί να βοηθήσει τους σχεδιαστές ραντάρ να ξεπεράσουν πολλές προκλήσεις όπως η ισχύς, η απαγωγή θερμότητας, το βάρος και το μέγεθος και η σχέση κόστους-αποτελεσματικότητας. Αυτό το υλικό έχει υψηλή κινητικότητα ηλεκτρονίων. Σε σύγκριση με το πυρίτιο, οι συσκευές Gan έχουν χαμηλό φορτίο πύλης και χαμηλή χωρητικότητα εξόδου και μπορούν να παράγουν υψηλότερο κέρδος σε υψηλότερη συχνότητα πιο αποτελεσματικά.

Το Gan έχει μεγάλο διάκενο ενεργειακής ζώνης και ηλεκτρικό πεδίο πολύ υψηλής κρίσιμης διάσπασης, το οποίο θα φέρει εξαιρετική αξιοπιστία σε υψηλές θερμοκρασίες, εξαιρετική στιβαρότητα υπό υψηλή τάση τροφοδοσίας και εξαιρετική πυκνότητα ισχύος.

Η χρήση καρβιδίου του πυριτίου (SIC) ως υπόστρωμα GaN μπορεί να επιτύχει χαμηλή θερμική διαστολή, χαμηλή αναντιστοιχία πλέγματος και εξαιρετική θερμική αγωγιμότητα, έτσι ώστε να δώσει πλήρη εφαρμογή στα χαρακτηριστικά του GaN. Η θερμική αγωγιμότητα του 4Η ημιμονωτικού πολυτύπου SiC είναι 430 w/MK, ενώ του πυριτίου είναι τόσο χαμηλή όσο 146 w/MK. Αυτό επιτρέπει πολύ υψηλή πυκνότητα ισχύος και αποτελεσματική απαγωγή θερμότητας, αποφεύγοντας ακραίες θερμοκρασίες καναλιού που καθιστούν τον εξοπλισμό μη λειτουργικό.

Επομένως, ο ενισχυτής νιτριδίου του γαλλίου με βάση το καρβίδιο του πυριτίου (GaN on SiC) στο ραντάρ AESA μπορεί να επιτύχει υψηλότερη απόδοση και ισοδύναμη ισχύ εξόδου σε μικρότερο όγκο, εξοικονομώντας ταυτόχρονα τις απαιτήσεις απαγωγής θερμότητας. Ωστόσο, για να αντικατοπτρίζονται σημαντικά τα πλεονεκτήματα βελτίωσης του swap-c, πρέπει να γίνουν περισσότερα στην τεχνολογία συσκευών.

Η ενθυλάκωση είναι το κλειδί

Η περαιτέρω ανάπτυξη συστοιχιών σταδίων όπως το σύστημα ραντάρ AESA πρέπει να μειώσει το μέγεθος και να ενσωματώσει τα εξαρτήματα πιο στενά.

Το μονολιθικό ολοκληρωμένο κύκλωμα μικροκυμάτων (MMIC) είναι μία από αυτές τις τεχνολογίες. Μπορεί να κατασκευάσει τις πλήρεις λειτουργικές μονάδες πολλαπλών εξαρτημάτων σε μία μόνο συσκευή, έτσι ώστε να βελτιώσει την πυκνότητα του κυκλώματος. Το MMIC έχει επίσης ορισμένα πρόσθετα πλεονεκτήματα, όπως η μείωση της αναντιστοιχίας εξαρτημάτων, η μείωση της καθυστέρησης σήματος (λόγω της μικρότερης απόστασης μεταξύ των στοιχείων στο MMIC) και η μείωση του συνολικού κόστους τιμολόγησης υλικών (BOM).

Το MMIC υιοθετεί τετράγωνο επίπεδο επίπεδο χωρίς πείρο (QFN) πακέτο, το οποίο μπορεί να μειώσει περαιτέρω το κόστος και το μέγεθος. Επειδή το πακέτο QFN χρησιμοποιεί κοντές απαγωγές συγκόλλησης, οι οποίες συμβάλλουν στη μείωση της επαγωγής του μολύβδου, το εκτεθειμένο χάλκινο επίθεμα γυμνού τσιπ παρέχει εξαιρετική θερμική απόδοση.

Η συσκευή Wolfspeed cmpa901a020s υιοθετεί 6 και φορές Πακέτο QFN 6 mm, αυτός είναι ένας ενισχυτής υψηλής ισχύος Gan on SiC 20W, ο οποίος μπορεί να λειτουργήσει στην περιοχή συχνοτήτων από 9 GHz έως 10 GHz. Είναι κατάλληλο για εφαρμογές παλμικού ραντάρ όπως το θαλάσσιο μετεωρολογικό ραντάρ. Ο ενισχυτής έχει κέρδος τριών σταδίων, μπορεί να παρέχει μεγάλο κέρδος σήματος μεγαλύτερο από 30 dB και απόδοση μεγαλύτερη από 50%, μπορεί να καλύψει χαμηλότερες απαιτήσεις ισχύος DC του συστήματος και υποστηρίζει απλοποιημένες λύσεις θερμικής διαχείρισης συστήματος.

Το Wolfspeed cmpa9396025s είναι ένα άλλο Gan MMIC, το οποίο μπορεί να ενσωματώσει πολλές τεχνολογίες για να μεγιστοποιήσει τη βελτίωση του swap-c. Η συσκευή τριών σταδίων έχει σχεδιαστεί για 9.3-ghz έως 9.6-ghz, χρησιμοποιώντας 6 & φορές; Συσκευασία QFN 6 mm,Στα 100 - & μικρο; Η ισχύς είναι 25 W υπό την προϋπόθεση του πλάτους παλμού s και του κύκλου λειτουργίας 10%.

Η σειρά Wolfspeed cmpa801b030 στον ενισχυτή MMIC λειτουργεί στην περιοχή συχνοτήτων από 7.9 ghz έως 11 GHz και μπορεί να υποστηρίξει μεγαλύτερο εύρος ζώνης και μεγαλύτερη ισχύ στη ζώνη X. Η τυπική τιμή εξόδου είναι έως 40 W, το μεγάλο κέρδος σήματος είναι μεγαλύτερο από 20 dB και η πρόσθετη απόδοση ισχύος είναι έως και 40%. Η σειρά προϊόντων υιοθετεί 7 & φορές Το πλαστικό δευτερεύον καλούπι έγχυσης 7 mm QFN παρέχει επίσης γυμνό τσιπ και φλάντζα στερέωσης 10 ακίδων με φλάντζα στερέωσης με φλάντζα, με αποτέλεσμα πιο εξαιρετική ηλεκτρική και θερμική απόδοση.

▲ wolfspeed cmpa801b030 παρέχει γυμνό τσιπ και εξαιρετικά συμπαγές πακέτο για μεγιστοποίηση της βελτίωσης του swap-c

Σημείωση: το eccn όλων των συσκευών που αναφέρονται παραπάνω είναι 3a001 b.2

Τεχνική καινοτομία ενεργοποίησης ραντάρ

Η ανάλυση στρατηγικής πιστεύει ότι οι παραπάνω συσκευές Gan συμβάλλουν στην προώθηση της ταχείας υιοθέτησης του ραντάρ AESA από διάφορες πλατφόρμες και η δαπάνη Gan για το σύστημα ραντάρ θα αυξηθεί από 171.8 εκατομμύρια δολάρια ΗΠΑ το 2018 σε 734.1 εκατομμύρια δολάρια το 2028.


Το περιεχόμενο προέρχεται από το δίκτυο/Κρι Κερούι, αυτός ο ιστότοπος παρέχει μόνο επανεκτύπωση. Οι απόψεις, οι θέσεις και οι τεχνολογίες αυτού του άρθρου δεν έχουν καμία σχέση με αυτόν τον ιστότοπο. Εάν υπάρχει παράβαση, επικοινωνήστε μαζί μας για να τη διαγράψουμε!