GaN在SiC功率放大器上的优势

射频应用正在寻求更小的尺寸、重量、更低的功耗和更好的线性解决方案。

射频应用程序:

在卫星通信中，地球同步轨道、中地球轨道和低地球轨道上的高通量卫星组成卫星星座，为全球提供互联网连接。卫星通信在K波段运行，范围从12千兆赫到40千兆赫。目前，数千颗近地轨道卫星正在环绕地球运行，提供宽带互联网接入、导航、海洋监视、遥感和其他服务。

在5G固定无线接入中，5克的基础设施小型单元、飞波单元、皮科单元和中继器等设备在K波段使用毫米波相控阵进行波束形成，以提供连接。

在航空航天与国防应用方面，不同类型的雷达系统被用于监视飞机上的雷达环境。雷达系统可以使用有源电子扫描阵列(AESA)雷达提醒飞行员任何敌对或外国活动。AESA雷达利用无线电波波束，可以通过电子控制指向不同的方向，而无需移动天线。

SWaP-C:

射频应用程序始终寻求SWaP-C或尺寸、重量、功率和成本效益。大型碟形天线(图一个)正被相控阵天线(图B)用于卫星通讯，这类通讯需要更小尺寸的组件进行整合。重量较轻的部件需要为卫星提供更多的有效载荷。

高射频功率与高P1dB和IP3呈线性关系。它用于减少失真和高效的高PAE，以最大限度地减少功耗。

射频组件的所有这些优点都以较低的总运营成本(包括制造和组件成本)实现。

功率放大器(PA)要求:

功率放大器在射频应用中，PAs在发射机中起着关键作用。最大的PA要求之一是它可以在其线性区域内工作，以最大限度地减少射频失真。然而，这增加了复杂性、成本、尺寸和重量，因为需要更多的增益级来抵消可以在该区域交付的RF输出功率的降低。即使这样，增益失真也可以发挥作用。也称为AM/AM和AM/PM失真，它描述了输出相位随输入功率的变化，通常是由PA的非线性电容器引起的。当PA接近或甚至超过其饱和点以最大化转换效率并产生尽可能多的功率时，就会发生这种情况，这导致器件非线性和输入功率时PA的压缩或峰值。需要使用数字预失真等技术进行补偿。

开发人员在使用高阶调制方案的卫星通信系统中面临另一种类型的失真。这包括64/128/256正交振幅调制(QAM)，它对非线性行为非常敏感。另一个挑战是实现令人满意的峰值平均功率比(PAPR)，即PA将产生的最高功率与平均功率之比。PAPR决定了可以发送多少数据，与平均功率成正比。不过，与此同时，给定格式所需的PA的大小取决于峰值功率。

这些和其他相互冲突的挑战只能用碳化硅(SiC)功率放大器上的氮化镓(GaN)来解决，用于卫星通信、5G以及航空航天和国防应用。

氮化镓(GaN)在碳化硅(SiC)功率放大器:

氮化镓(GaN)在碳化硅(SiC)上具有最高的功率密度，可产生高效率的高线性输出功率。GaN on SiC功率放大器可工作在Ka、Ku频段12 GHz至40 GHz的高频频段，用于卫星通信、5G，并具有宽带宽、高增益和更好的热性能，满足射频应用的要求。Microchip提供使用GaN on SiC技术的RF解决方案，满足组件的SWaP-C要求。ICP2840是一款旗舰器件，工作频率为27.5-31 GHz，提供9瓦连续波输出功率和10瓦脉冲输出功率，增益22 dB，功率增加效率22%。图C显示ICP2840在频率和输出功率水平上的线性PAE，图D显示在频率和输出功率水平上的线性增益。

ICP2840在Ka波段产生9W连续波输出功率，从27.5-31 GHz上行频率用于卫星通信，以及28 GHz 5G频段。

ICP2637具有23-30 GHz的宽带宽，产生5瓦连续波输出功率，并以QFN封装和模具形式提供。

ICP1445在13-15.5 GHz频段产生35瓦脉冲输出功率。

ICP1543工作在Ku波段12至18 GHz，产生20瓦连续波输出功率。

这些PAs采用SiC上的GaN技术，具有高增益和功率增加效率，满足5G、卫星通信以及航空航天和国防应用在Ku/Ka频段的要求。基于SiC的GaN具有最高的功率密度，为这些应用提供了最佳的功率放大器解决方案。

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关于Baljit Chandhoke

Baljit Chandhoke是Microchip行业领先的RF产品组合的产品经理。他在面向客户的角色领导团队中拥有超过15年的产品线管理经验，在无线基础设施、移动(5G)、航空航天和国防细分市场中定义新产品、竞争定位、推动设计胜利、收入和进入市场战略。他在领先的行业出版物上发表了多篇文章，并参与了多个YouTube视频和网络研讨会。 加入Microchip之前，Baljit曾在GlobalFoundries, IDT, ON Semiconductor和Cypress Semiconductor担任领导职务。他拥有亚利桑那州立大学工商管理硕士学位，科罗拉多大学博尔德分校电信硕士学位，印度孟买大学电子和电信工程学士学位。