Roadmap für HF-Leistungsverstärker
HF-Leistungshalbleiter für Haushaltsgeräte
Fortsetzung des Artikels von Teil 3
Generationen der HF-Leistungsverstärkermodule
RFEA-Gen1
Die erste Generation von HF-Leistungsverstärkermodulen (Bild 3) entspricht dem momentan verfügbaren Stand der Technik. Mit einer Leistung von 250 W sind diese HF-Verstärkermodule in kleineren Stückzahlen lieferbar. Sie basieren auf den heutigen aktiven und passiven HF-Komponenten. Die HF-Leistungsverstärkermodule sind vor allem für hochwertige Mirowellen-Erwärmungsanwendungen und Industriegeräte vorgesehen. Sie werden auch in den ersten, hochwertigen Haushalts-Mikrowellenherden eingesetzt werden und somit die Halbleitertechnik in diesem Marktsegment einführen.
Die typischen Abmessungen für ein derartiges 50-W-Leistungsverstärkermodul sind ca. 17 × 9 cm2. HF-Leistungsverstärkermodule der momentan verfügbaren ersten Generation beinhalten keinerlei Industriestandard – weder bezüglich der Hardware und Software noch hinsichtlich Schnittstellen und Steckverbindern.
RFEA-Gen2
Durch Verbesserungen, vornehmlich bei den aktiven Bauteilen (LDMOS-/ GaN-Transistoren), der Leistungsdichte und des Wirkungsgrades, wird die zweite Generation von HF-Leistungsverstärkermodulen (Bild 4) als Evolution aus der ersten Generation hervorgehen. Sie wird in den gleichen Anwendungen wie die Gen1-Module eingesetzt werden, aber ein kleineres Gehäuse haben und wahrscheinlich auch ohne einen Zirkulator auskommen. In dieser Modulgeneration werden auch erste Hard- und Software-Standards angewendet.
RFEA-Gen3
In der dritten Generation wird zum ersten Mal ein Multi-Chip-Modul (MCM) eingesetzt (Bild 5). Das MCM beinhaltet den HF-Leistungsverstärker und kann in der Fertigung wie eine SMT-Komponente behandelt werden. Geräteentwickler brauchen kein spezielles HF-Wissen mehr, um mit Gen3-Modulen einen vollständigen HF-Leistungsverstärker zu bauen. MCMs werden voraussichtlich von den bekannten Herstellern von HF-Leistungshalbleitern angeboten.
Die Technik des MCM ist nicht neu, wird hier aber »wiederentdeckt« um HF-Leistungsverstärker in hoher Stückzahl fertigen zu können. Insoweit handelt es sich bei der dritten Modulgeneration um einen doppelten Paradigmenwechsel – für die Entwicklung von HF-Leistungsverstärkern und für deren Fertigung. Die Abmessungen des Gen3-Moduls können dank der Integration deutlich kleiner werden und damit werden auch die Kosten deutlich sinken.
RFEA-Gen4
Mit der vierten Generation wird die MCM-Integration der dritten Modulgeneration fortgesetzt. Weitere Funktionen werden ins HF-Verstärkermodul integriert werden, so zum Beispiel die Antenne, was dann den Ausgangsstecker erspart. Von den Kosten her wird erwartet, dass die vierte Generation in der gleichen Größenordnung liegt wie das Magnetron. Die besseren Eigenschaften beim Kochen und Auftauen werden die HF-Leistungshalbleitermodule nun auch für Mikrowellenherde im mittleren Preissegment interessant machen. Module der Gen4 werden nochmal kleiner werden und mit höherem Wirkungsgrad arbeiten. Sie können freier positioniert werden – zu anderen Baugruppen wie z.B. dem Netzteil aber auch zu anderen HF-Verstärkermodulen. Mit der Einführung von standardisierten Schnittstellen für die Hard- und Software wird sich ein Gen4-Modul als austauschbare Baugruppe in Geräte integrieren lassen.
RFEA-Gen5
Als Magnetron-Ersatz sollte die fünfte Generation der HF-Leistungsverstärkermodule in der Lage sein, direkt mit dem Magnetron zu konkurrieren und es auch in Geräten zu ersetzen, die in sehr hohen Stückzahlen produziert werden. Zu ungefähr gleichen Kosten bieten dann Halbleiter-HF-Leistungsverstärkermodule viel bessere Koch- und Auftaueigenschaften als Magnetrone. Die fünfte Generation wird gegenüber einem Modul der vierten Generation noch kleiner sein. Auch der Wirkungsgrad wird nochmals gesteigert auf ≥ 75 %. Weitere Details sind noch offen – ein Gen5-HF-Leistungsverstärker könnte auch ganz anders aussehen als die vorhergehenden RFEA-Generationen, z.B. wird eine Integration der Antenne oder von Teilen der Antenne erwartet.
- HF-Leistungshalbleiter für Haushaltsgeräte
- HF-Leistungsverstärker-Roadmap
- Spezifikation der HF-Leistungsverstärker
- Generationen der HF-Leistungsverstärkermodule
- Weitere Entwicklungen
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