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SiC基GaN射頻器件:國防航天航空之利器

日期:2021-01-21 來源:GaN世界閱讀:574
核心提示:射頻技術(shù)的進(jìn)步正在推動無線系統(tǒng)的發(fā)展。它是通訊和雷達(dá)的關(guān)鍵支撐技術(shù),主要用于商業(yè)和軍用航空、空中交通管制、氣象服務(wù)、飛機
射頻技術(shù)的進(jìn)步正在推動無線系統(tǒng)的發(fā)展。它是通訊和雷達(dá)的關(guān)鍵支撐技術(shù),主要用于商業(yè)和軍用航空、空中交通管制、氣象服務(wù)、飛機對衛(wèi)星通信、太空探索等導(dǎo)航和安全系統(tǒng)。在這些領(lǐng)域早期應(yīng)用的硅和砷化鎵半導(dǎo)體,是無法與能夠提供的更寬帶寬、更高功率密度和更高效率的SiC基GaN器件所相提并論。在測試高功率寬帶隙SiC基GaN射頻器件時,雷達(dá)和通信系統(tǒng)的作用范圍更廣以及性能更長。SiC基的GaN HEMT器件的平均準(zhǔn)確率為每十億次/小時,僅有8.6次失敗,平均壽命為6800年。
一架商用飛機包含多達(dá)六百萬個零件,其中數(shù)千個是電子設(shè)備,每個航班每秒切換一次電流,以安全地每年運送十億以上的旅客。這些數(shù)字使世界各地的設(shè)計師開始轉(zhuǎn)向更輕、更小、切換速度更快的SiC基GaN射頻器件。
 
其主要應(yīng)用領(lǐng)域包括以下幾個方面:

▌IFF(識別敵友)
基于雷達(dá)的識別系統(tǒng)在商業(yè)和軍用航空中是常規(guī)的??梢詫⒚考茱w機的身份特征、位置和方位進(jìn)行實時廣播,以使管制員能夠安全地將它們引導(dǎo)。設(shè)計人員已經(jīng)可以使用SiC基GaN微波(MMIC)射頻晶體管陣列,從而在L波段,S波段,C波段,X波段和Ku波段雷達(dá)中實現(xiàn)更高的性能。
 
▌UHF通信(語音)
無論是第一響應(yīng)者的手持無線電,還是海底到陸地還是地球到太空,系統(tǒng)架構(gòu)師都知道他們的客戶需要可靠/高效的通信線路。多帶寬、高功率密度LDMOS FET和GaN HEMT先進(jìn)封裝,能夠承受極端的熱、冷和濕氣,并且能夠提供高增益和低熱阻。
 
▌衛(wèi)星通訊和機載WiFi
對于需要流媒體功能的機上WiFi的航空承運人來說,讓乘客滿意是他們的首要任務(wù)。SiC基GaN射頻器件技術(shù)支持的高吞吐量衛(wèi)星(HTS),更可為多載波流提供完整的視頻帶寬-最快的比特/秒/ MHz。
 
▌戰(zhàn)術(shù)避碰系統(tǒng)(TCAS)
此時此刻,空中有9000多架戰(zhàn)機,每架都由TCAS系統(tǒng)追蹤。通過SiC基GaN HEMT器件和其他雷達(dá)系統(tǒng)組件能夠輕易地將他們引導(dǎo)分開從而避免碰撞。并且SiC基GaN射頻器件將提供行業(yè)領(lǐng)先的功率密度,更高的擊穿電壓,更高的導(dǎo)熱率和更好的物體辨別能力的同時,又消耗更少的能量。
 
▌天氣,導(dǎo)航和空中交通管制雷達(dá)
在您看到風(fēng)暴之前,就會意識到它是突破性技術(shù)。更早地了解風(fēng)暴的位置、速度、大小、密度和方向,能夠改變風(fēng)暴帶來的后果。知識就是力量,尤其是SiC基GaN射頻器件HEMT運用到監(jiān)測雷達(dá)中。這使雷達(dá)系統(tǒng)和寬帶工程師能夠獲得更高的效率和更高的功率密度,從而能夠更早、更清晰地進(jìn)行檢測。這些HEMT既有封裝形式又有裸片形式,可以為雷達(dá)、電子戰(zhàn)、ECM和商業(yè)ISM系統(tǒng)帶來先進(jìn)的功能。
 
▌空中交通管制(ATC)
基于雷達(dá)的空中交通管制系統(tǒng)已經(jīng)使飛機在世界上空飛行了很長時間,以至于很少有旅客對此有所考慮。對于那些致力于使這些系統(tǒng)更高效,更安全的人們來說,這是唯一的想法。ATC的骨干網(wǎng)是無線電信標(biāo),它結(jié)合了VHF單向范圍(VOR)和測距設(shè)備(DRE),該測距設(shè)備通過對機載飛機應(yīng)答器的無線電信號的響應(yīng)延遲進(jìn)行定時來跟蹤飛機。當(dāng)飛機在起飛后過渡到其他空域時,將控制權(quán)移交給以其他指定頻率運行的遠(yuǎn)程雷達(dá)系統(tǒng),然后在到達(dá)場移交給VHF ATC。在整個旅程中,頻率必須每秒轉(zhuǎn)換(切換)數(shù)百次,以安全地保持恒定的位置定位。SiC基GaN射頻技術(shù)可實現(xiàn)飛機安全和制導(dǎo)所需的各種ATC系統(tǒng)的功能。采用SiC基GaN射頻晶體管制作的MMIC功率放大器,支持跨越L,S,C,X和Ku-Band的應(yīng)用,并提供業(yè)界最小,最輕,最有效和最高性能的解決方案,其可靠性已通過數(shù)十億小時的工作時間。
 
▌測距設(shè)備(DME)
與VHF ATC一樣,DME可以通過定時無線電信號延遲來運行,并允許飛機飛行安全,準(zhǔn)確的起飛和進(jìn)近路徑。但是,DME是一種更精確的UHF系統(tǒng),它可以測量飛船與地面站之間的距離以及其高度,以確定“傾斜角”。將雷暴或高空交通與目標(biāo)以600節(jié)以上的速度改變矢量的目標(biāo)結(jié)合起來,整個過程都在進(jìn)行。GaN on SiC技術(shù)實現(xiàn)了更高的開關(guān)速度,可提供異常有效的空間多路復(fù)用,這是MMIC的超級能力,同時進(jìn)行信號切換(多進(jìn),多出)。堅固的SiC基GaN器件經(jīng)過現(xiàn)場驗證,可以承受這些系統(tǒng)必須在的極端高溫、寒冷和高濕度條件下使用。
 
▌戰(zhàn)術(shù)空中導(dǎo)航系統(tǒng)(TACAN)
TACAN在功能上與DME非常相似,但更為精確,通常用于地面設(shè)施,海上和飛機上的軍事系統(tǒng)。TACAN通常與民用VOR站并置在一起,作為雷達(dá)象限網(wǎng)絡(luò)的一部分,統(tǒng)稱為國家空域系統(tǒng)(NAS)。TACAN的機載和機載系統(tǒng)要求高效率和高性能,但尺寸和重量受到嚴(yán)格限制。SiC 基RF組件上的寬帶隙GaN提供的熱導(dǎo)率是硅系統(tǒng)的三倍,從而使器件能夠以更高的電壓和更高的功率密度運行,而組件的尺寸要小約20%。
 
▌二次監(jiān)視雷達(dá)(SSR)
SSR與主要雷達(dá)結(jié)合,以將補充數(shù)據(jù)從機載應(yīng)答器傳送到商用,軍用和通用航空飛機的控制器。SSR和初級系統(tǒng)在頻率上有所不同,以消除混亂和干擾。當(dāng)與SiC基GaN器件器件配合使用時,系統(tǒng)工程師可以兌現(xiàn)其高穩(wěn)定性承諾,即采用世界上最可靠的SiC基GaN RF晶體管和MMIC功率放大器來最大化安全性和檢測能力。
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