첨단 레이더 시스템을 위한 3개의 GaN 전력 증폭기

오늘날 전력 분야는 수요 대 공급이 아닌 ‘수요 대 수요’ 상황으로 점점 더 나아가고 있습니다. 가전에서부터 산업용 장비, 심지어 자동차까지 전력 수요는 점점 더 늘어나고 있는데, 지속 가능한 환경을 위해 보다 적은 전력을 사용하여 더 많은 작업을 처리할 수 있도록 전력을 보다 효율적으로 전달, 변환 및 활용할 수 있도록 개선 및 혁신하라는 것이 엔지니어들에게 주어진 사명입니다.

-일례로 고급 레이더 시스템의 경우, 전력 증폭기 분야에서 질화갈륨(GaN) 개발이 이러한 사례에 포함됩니다. GaN은 높은 항복 전압과 높은 전자 이동도를 갖는 반도체 소재입니다. 이는 교류와 직류 사이에서 전기를 변환하고 전압 수준을 변경하며 전원 공급의 안정적 가용성을 보장하는 전원 공급 장치에 여러 이점을 제공합니다. GaN 디바이스를 무선 주파수(RF) 증폭기에 사용하면 크기와 무게를 늘리지 않고도 고출력 전력을 얻을 수 있습니다. 컴팩트한 공간에 이 정도의 고출력 전력을 사용하려면 전력 밀도가 높고 대역폭이 넓은 솔루션이 필요한데, GaN 기술이 이상적으로 활용될 수 있는 애플리케이션 사례가 바로 여기입니다.

-이번 포스트에서는 아나로그디바이스(Analog Devices Inc.)와 코보(Qorvo)의 GaN 전력 증폭기와 울프스피드/크리(Wolfspeed/Cree)의 높은 전자 이동도 트랜지스터를 살펴보겠습니다.

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첨단 레이더 시스템을 위한 3개의 GaN 전력 증폭기

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첨단 AESA 레이더 시스템을 위한 전력 증폭기

레이더 시스템은 접시형 안테나에서 점점 능동 전자 조종 어레이(active electronically steered array, AESA)로 옮겨가고 있어, 어레이 전체에 분산되는 고전력 신호 증폭에 대한 요구가 증가하고 있습니다. 기계적으로 조종되는 접시형 레이더는 단일 고출력 증폭기를 사용하여 안테나를 구동할 수 있지만, AESA 시스템에는 여러 개의 소형 전력 증폭기가 필요합니다. ADI, 코보, 울프스피드/크리는 이러한 새로운 레이더 시스템의 진화하는 요구 사항을 충족하기 위해 GaN 전력 증폭기를 제공합니다.

-ADI의 ADPA1107 GaN 광대역 전력 증폭기는 기상, 해양, 군용 레이더 시스템용으로 설계된 제품으로서, 공공 모바일 라디오 및 범용 애플리케이션에서도 사용할 수 있습니다. 이 디바이스는 4.8GHz ~ 6.0GHz의 대역폭에서 56.5%의 통상 전력 추가 효율(PAE)로 45.0dBm(35W)을 제공하고, 이득 평탄도는 5.4GHz ~ 6.0GHz에서 ±0.5dB입니다. 이 제품은 40핀, 6mm x 6mm LFCSP 크기의 소형 패키지로 제공됩니다.

-코보의 QPA2966 20W GaN 광대역 전력 증폭기는 광대역 통신 시스템, 전자전(EW), 테스트 계측 및 레이더 애플리케이션용으로 이상적입니다. QPA2966은 2GHz ~ 18GHz에서 작동하며 43dBm의 포화 출력을 제공합니다. 이 증폭기는 코보 고유의 SiC 프로세스인 QGaN15의 0.15um GaN 공정 기술로 제작되었습니다.

-울프스피드/크리의 CMPA0530002S GaN HEMT는 민수 및 군용 통신, 광대역 증폭기, 전자전, 산업 과학 및 의료용 애플리케이션, 레이더 등 광범위한 응용 분야에 사용되는 GaN 높은 전자 이동성 트랜지스터입니다. CMPA0530002S는 고효율, 고이득, 광대역폭을 제공하도록 설계되었습니다. 이 제품은 3mm x 4mm 크기의 표면 실장형 DFN(Dual-Flat-No-Lead) 패키지로 제공됩니다.

레이더 시스템 설계가 기존 접시형 안테나에서 AESA로 옮겨감에 따라 특정 신호별 고전력 증폭이 요구되고 있습니다. 높은 전력 출력과 넓은 대역폭을 지원하는 GaN 기술은 이 애플리케이션에 매우 적합합니다. 이제 엔지니어는 광범위한 전력 요구 사항을 충족하는 효율적인 방법으로 아나로그디바이스, 코보, 울프스피드/크기가 제공하는 GaN 전력 증폭기를 레이더 시스템 설계에 통합할 수 있습니다.