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plitude Modulation) 64/128/256, che è estremamen- te sensibile al comportamento non lineare. Un’altra problematica è il raggiungimento di un soddisfacente PAPR (Peak-to-Average Power Ratio), ovvero il rap- porto tra la massima potenza che il PA produrrà e la sua potenza media. Il PAPR determina la quantità di dati che possono essere inviati ed è proporzionale alla potenza media. Allo stesso tempo, però, la dimensio- ne della PA necessaria per un dato formato dipende dalla potenza di picco. Queste e altre problematiche conflittuali possono es- sere affrontate solo utilizzando PA MMIC GaN, in par- ticolare per applicazioni satellitari e 5G. Vantaggi derivanti dall’uso di PA MMIC GaN per le applicazioni Satcom in banda Ka La maggior parte dei satelliti LEO odierni operano nello spettro della banda Ka da 27,5 a 31 GHz, dove svolgono un ruolo importante nel sostenere il vero e proprio “tsunami” di traffico generato da applicazioni video e altre applicazioni ad alta intensità di dati. A differenza dei WT (Traveling-Wave Tube) tradizio- nalmente utilizzati come fonti di potenza a queste frequenze, il GaN offre una maggiore efficienza e ten- sioni operative molto più basse. Il GaN, inoltre, è idea- le anche per i satelliti in orbita geosincrona che sfrut- tano l’intrinseca tolleranza alle radiazioni. I PA basati su GaN sono anche molto più piccoli dei TWT e più adatti a soddisfare le esigenze delle antenne phased array attive. Essi non richiedono complessi (e onerosi) combinatori di potenza, forniscono anche più potenza RF in un ingombro inferiore rispetto alle opzioni di Arseniuro di Gallio (GaAs), mentre al contempo ope- rano a tensioni più elevate. Vantaggi dei PA MMIC GaN per reti 5G militari Lo spettro di frequenza mmWave (da 24 GHz a 100 GHz) è molto meno congestionato rispetto alle ban- de di frequenza più basse che stentano a supportare il traffico di segnali TV, radio e le attuali reti 4G LTE che operano tra 800 e 3.000 MHz. Più alte sono le bande di frequenza, più dati possono essere trasportati (seb- bene su aree molto più piccole). Questo è ciò di cui l’e- sercito ha bisogno nella sua prossima generazione di sistemi basati sul 5G close-range. La banda mmWave può essere utilizzata per aumen- tare la larghezza di banda dei dati su reti più piccole e più densamente popolate sia in zone di conflitto che al di fuori delle zone di conflitto. Il GaN può estendere le implementazioni delle sta- zioni base (femto e pico celle) 5G NR (New Radio) nel- la banda mmWave per queste applicazioni militari, dove forniranno la larghezza di banda e le velocità di trasmissione dati necessarie. I MOSFET LDMOS (La- terally-Diffused Metal-Oxide Semiconductor) non sono adatti per frequenze di 3,5 GHz. Il GaAs non è in grado di fornire una potenza sufficiente nella ban- da mmWave, a patto di non utilizzare un die estre- mamente grande. Il GaN offre il giusto equilibrio di frequenze e potenza più elevate, ampia larghezza di banda e proprietà termiche richieste, guadagno, bassa latenza e alte velocità di commutazione. Per sfruttare al meglio le loro potenzialità, tuttavia, i PA MMIC GaN hanno anche bisogno di substrati in carburo di silicio (SiC) che migliorano la densità di po- tenza consentendo ai MMIC di garantire una migliore conduttività termica di quella dei wafer a base di si- licio. Effetti dell’aggiunta di un substrato SiC L’uso di substrati basati su SiC migliora la densità di potenza dei PA MMIC GaN attraverso una migliore conducibilità termica rispetto ai wafer a base di si- licio. Ulteriori vantaggi includono maggiori rese dei wafer grazie alla migliore corrispondenza del reticolo SiC con il GaN e una dimensione del package inferio- re del 20% rispetto alla tecnologia LDMOS, oltre a una maggiore efficienza. I sistemi destinati ad applica- zioni aerospaziali possono così sfruttare una combi- nazione ottimale di alta densità di potenza e resa in un ingombro estremamente compatto, oltre a un peso inferiore, la massima potenza possibile, un’efficienza superiore e il funzionamento ad alta tensione, con una longevità di almeno 1 milione di ore a una temperatu- ra di giunzione di 255 °C. I fornitori di componenti stanno proponendo PA MMIC GaN in diverse versioni, con più opzioni di frequenza e più scelte in termini di package (sono anche previse versioni bare die). Queste offerte, insieme ai disposi- tivi HEMT (High Electron Mobility Transistor) e ad al- tri componenti, offriranno agli sviluppatori di sistemi militari nuove opportunità per soddisfare le esigenze dei sistemi radar di prossima generazione, delle so- luzioni di comunicazione satellitare e delle reti 5G mmWave. I PA MMIC GaN aiuteranno a risolvere le difficili sfide di linearità ed efficienza degli schemi di modulazione di ordini più elevati e consentirà ai progettisti di sistemi di superare le carenze di PA ba- sati su TWT, GaAs e LDMOS in modo da ottenere i mi- glioramenti richiesti dalle applicazioni aerospaziali e della difesa senza nessun compromesso in termini di costi, dimensioni, peso, complessità o requisiti PAPR. ANALOG POWER AMPLIFIERS ELETTRONICA OGGI 514 - NOVEMBRE/DICEMBRE 2023 30