ANALOG/MIXED SIGNAL
GaN
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- ELETTRONICA OGGI 440 - OTTOBRE 2014
radar, complessivamente la riduzione di peso del sistema è
significativa. Tale alleggerimento del sistema assicura gran-
de facilità di trasporto dei sistemi radar mobili.
Innovativi dispositivi GaN a elevate prestazioni, alloggiati in
contenitori compatti, consentono ai progettisti dei sistemi
radar di sfruttare al meglio i vantaggi della tecnologia GaN
e raggiungere nuovi livelli di densità di potenza, riducendo
significativamente al contempo le dimensioni e il peso del
sistema. Grazie a sofisticate tecniche di incapsulamento e
gestione termica orientate alla massimizzazione dell’efficienza
di progetto e dell’affidabilità dei componenti, i progettisti sono in
grado di affrontare tali sfide, aprendo la strada a nuove genera-
zioni di sistemi radar robusti e ad alte prestazioni, che superano
le capacità dei sistemi realizzati a partire dai dispositivi GaN
alloggiati nei tradizionali contenitori ceramici.
Moduli GaN a montaggio superficiale:
L’approccio GaN-in-Plastic consente inoltre lo sviluppo di
moduli integrati, ultra compatti e con ottimo adattamento impe-
denziale. Il prossimo passo di sviluppo sarà la realizzazione
di moduli di potenza ad alto guadagno basati su transistori di
potenza GaN in Plastic per i radar funzionanti nelle bande L e S.
Questi moduli sono completamente adattati, comprendono due
stadi a elevato guadagno e sono realizzati utilizzando compo-
nenti a montaggio superficiale assemblati su una piccola sche-
da RF di dimensioni 14 x 24 mm.
Caratteristiche chiave:
• potenza impulsata: 100W;
• tensione di funzionamento: 50V;
• efficienza:70%;
• prestazioni costanti per un ampio intervallo di potenze in
ingresso;
• assemblaggio a montaggio superficiale (SMT).
Un esempio di modulo di potenza basato su GaN a montag-
gio superficiale è mostrato in figura 2. I componenti discreti
compatti sono utilizzati per ottenere l’adattamento a 50W su
tutta la banda passante. I transistori di potenza GaN sono
assemblati impiegando le tecniche standard di saldatura
per rifusione e il modulo può essere facilmente integrato nel
front end del radar.
Il grafico riportato in figura 3 mostra la stabilità delle presta-
zioni per un ampio intervallo di potenze di ingresso, renden-
do questo modulo una soluzione molto versatile per varie
condizioni di potenza di ingresso. L’abilità di offrire soluzioni
completamente SMT per dispositivi GaN combina i vantaggi
delle tecnologie militari avanzate con l’esperienza manifattu-
riera dei processi di produzione commerciali a larga scala.
Grazie a questa combinazione vincente, è possibile superare
gli attuali compromessi di ingombro e peso per raggiungere
nuovi livelli prestazionali e funzionali nei sistemi radar di
prossima generazione.
Uno sguardo al futuro
Il miglioramento delle prestazioni di potenza ottenuto insie-
me alla riduzione di ingombro, peso e costo dei moduli
di potenza permetterà ai radar di nuova generazione di
raggiungere livelli di multifunzionalità e di prestazioni
senza precedenti. Il panorama in evoluzione di questo set-
tore applicativo spinge lo sviluppo verso architetture aperte
e modulari. Queste includeranno moduli ricetrasmettitori
plug-and-play che possano essere facilmente integrati nei
sistemi radar con array di antenne attive e nei sistemi mul-
tifunzione. Il nitruro di gallio rappresenta una tecnologia
chiave per affrontare le sfide progettuali che questi sistemi
multifunzione e le architetture aperte porranno.
Le intrinseche proprietà di elevata potenza ed eccellente
efficienza del GaN lo rendono la scelta migliore per appli-
cazioni multifunzione, grazie alla versatilità e alle poten-
zialità di questa tecnologia di potenza. Inoltre, grazie alla
tecnologia di incapsulamento GaN-in-Plastic, che combina
il meglio delle tecnologie militari e commerciali, un nuovo
standard viene fissato per le prestazioni di ingombro e
peso. L’assemblaggio a montaggio superficiale e le soluzioni
basate su moduli compatti e integrati, che si possono com-
binare con componenti RF aggiuntivi per realizzare unità
ricetrasmittenti complete per i sistemi radard AESA, stanno
finalmente portando il mercato verso soluzioni RF realmente
modulari per la prossima generazione di sistemi radar.
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Fig. 3 – Esempio delle prestazioni del modulo
