Aerospace/Defense/5G
GaN-on-SiC-Leistungsverstärker für höchste Ansprüche
Fortsetzung des Artikels von Teil 2
HF-Signalkette
Bild 7 zeigt das Blockschaltbild der HF-Signalkette. Am Empfänger kommt das HF-Signal über die Antenne herein, durchläuft eine Begrenzerdiode, gefolgt von einem Schalter, und die gewünschte HF-Frequenz wird über SAW-Filter (SAW: Surface Accoustic Wave, Oberflächenwellenfilter) ausgewählt. Das gewünschte Signal wird dann durch den rauscharmen Verstärker mit extrem niedriger Rauschzahl verstärkt, um die Verschlechterung des Signal-Rausch-Verhältnisses des empfangenen Signals zu minimieren. Anschließend wird es mit Hilfe eines Mischers heruntergewandelt. Das Signal des lokalen Oszillators (LO) wird mit diskreten PLL-Komponenten erzeugt, die aus einem Phasenfrequenz-Detektor und einem Prescaler bestehen, der die LO-Frequenz für den Mischer bereitstellt, um das Signal auf eine Zwischenfrequenz (ZF, englisch: IF) herunter zu wandeln. Als nächstes folgt die Umwandlung von der ZF in das Basisband, in dem die eigentliche Signalverarbeitung erfolgt.
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Auf der Senderseite wird das Basisbandsignal auf die Zwischenfrequenz und dann auf die gewünschte HF-Frequenz hochgewandelt. Das HF-Signal wird mit einem Leistungsverstärker verstärkt, um das Signal dann auszusenden.
Anforderungen an Leistungsverstärker (PAs)
Leistungsverstärker (PAs) spielen bei HF-Anwendungen auf der Senderseite eine Schlüsselrolle. Eine der wichtigsten Anforderungen an PAs besteht darin, dass sie in ihrem linearen Bereich arbeiten können, um so die Verzerrung des HF-Signals zu minimieren. Satellitenkommunikationssysteme, die Modulationsverfahren höherer Ordnung wie 64/128/256 Quadratur-Amplitudenmodulation (QAM) verwenden, sind extrem empfindlich gegenüber nichtlinearem Verhalten. Eine weitere Herausforderung ist das Erreichen eines zufriedenstellenden Verhältnisses zwischen Spitzen- und Durchschnittsleistung (PAPR). PAPR bestimmt, wie viele Daten gesendet werden können, wobei dieses Verhältnis proportional zur durchschnittlichen Leistung ist. Gleichzeitig hängt die Größe des PAs, der für ein bestimmtes Format benötigt wird, von der Spitzenleistung ab. Die von der FCC vorgeschriebene effektive isotrope Strahlungsleistung (EIRP) für 5G mmWave umfasst eine Sendeleistung von 43 dBm EIRP für mobile Endgeräte und eine von der Basisstation übertragbare Leistung 55 dBm EIRP. Diese und andere zueinander im Widerspruch stehende Herausforderungen können nur mit GaN-on-SiC-Leistungsverstärkern bewältigt werden, die für Anwendungen in der Satellitenkommunikation, 5G, in der Luft- und Raumfahrt sowie in der Verteidigung konzipiert sind.
GaN-on-SiC-Leistungsverstärker
GaN on SiC hat die höchste Leistungsdichte, um eine hohe lineare Ausgangsleistung bei einem hohem Wirkungsgrad zu erzeugen. GaN-on-SiC-Leistungsverstärker können bei hohen Frequenzen im Ka- und Ku-Band von 12 bis 40 GHz für die Satellitenkommunikation und 5G betrieben werden und weisen große Bandbreiten sowie einen hohen Verstärkungsfaktor mit besseren thermischen Eigenschaften auf, so dass sie den Anforderungen von HF-Anwendungen gerecht werden. Microchip bietet HF-Lösungen auf Basis der GaN-on-SiC-Technologie an, welche die SWaP-C-Anforderungen für Bauelemente erfüllen. Der ICP2840 ist ein Flaggschiff-Baustein, der im Frequenzbereich von 27,5 bis 31 GHz arbeitet und eine kontinuierliche Ausgangsleistung (CW) von 9 W sowie eine gepulste Ausgangsleistung von 10 W mit einer Verstärkung von 22 dB und einem PAE-Wert von 22 Prozent (PAE: Power Added Efficiency) bietet.
Leistungsverstärker für das Ka-Band von Microchip
Folgende PAs stehen von Microchip zur Verfügung:
- Der ICP2840 erzeugt eine kontinuierliche Ausgangsleistung von 9 W im Ka-Band von 27,5 bis 31 GHz für Anwendungen in der Satellitenkommunikation sowie im 5G-Frequenzband von 28 GHz.
- Der ICP2637 weist eine große Bandbreite von 23 bis 30 GHz auf und stellt am Ausgang eine Dauerleistung von 5 W (CW) zur Verfügung. Der Baustein wird sowohl in einem QFN-Gehäuse als auch als Die angeboten.
- Der ICP1445 erzeugt im Frequenzband von 13 bis 15,5 GHz eine gepulste Ausgangsleistung von 35 W.
- Der ICP1543 arbeitet im Ku-Band von 12 bis 18 GHz und liefert am Ausgang eine Dauerleistung (CW) von 20 W.
Alle genannten PAs haben eine hohe Verstärkung und einen hohen PAE-Wert, indem sie die GaN-on-SiC-Technologie nutzen. So erfüllen sie die Anforderungen im Ku/Ka-Band für 5G, Satellitenkommunikation, Luft- und Raumfahrt und Verteidigungsanwendungen. GaN-on-SiC mit seiner höchsten Leistungsdichte bietet die optimalen Leistungsverstärkerlösungen für diese Anwendungen.
- GaN-on-SiC-Leistungsverstärker für höchste Ansprüche
- Anwendungsbeispiel Radar-Kommunikation
- HF-Signalkette
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