Amplifier Daya Wideband Berkinerja Tinggi Menggunakan Perangkat GaN

Amplifier Daya Wideband Berkinerja Tinggi Menggunakan Perangkat GaN – Sistem komunikasi nirkabel yang sukses memerlukan power amplifier pita lebar (WB) yang mencakup pita frekuensi seperti GSM, UMTS, WiFi, dan Wi-MAX. Amplifier ini menggerakkan antena pemancar dengan sinyal besar yang cukup kuat untuk berjalan ke ujung penerima.

Amplifier Daya Wideband Berkinerja Tinggi Menggunakan Perangkat GaN

rfconcepts – Pertumbuhan teknologi semikonduktor telah sangat mempengaruhi industri telekomunikasi dengan memperkenalkan efisiensi tinggi, power amplifier WB yang dibangun di atas perangkat Gallium nitride (GaN). Teknologi GaN baru ini mengambil alih monopoli power amplifier WB yang sebelumnya didominasi oleh Traveling Wave Tubes (TWTs).

Penguat daya WB memiliki banyak atribut yang diinginkan termasuk bandwidth frekuensi yang besar, efisiensi penambahan daya yang tinggi, penguatan sinyal yang besar, daya keluaran yang tinggi, dan operasi yang andal di bawah berbagai perubahan frekuensi. Mereka dirancang untuk menangani sejumlah besar daya dan panas, oleh karena itu, transistor dalam amplifier harus dipilih sehingga dapat menahan daya dan suhu tinggi.

Baca Juga : Cara Membuat Amplifier Mobil Anda Full Bass

Telah ada penelitian ekstensif di bidang ini, dan ilmu pengetahuan terbaru mengusulkan beberapa bahan baru yang menawarkan efisiensi daya yang lebih tinggi, ukuran yang lebih kecil, bobot yang lebih ringan, dan biaya yang lebih rendah. Pada artikel ini, kita akan membahas evolusi power amplifier WB.

Penguat Daya WB Berbasis GaN

Penguat daya WB bergeser dari perangkat berbasis TWT ke Ga, yang meningkatkan kemampuan bandwidth, daya, dan efisiensinya secara signifikan. Kelemahan TWT seperti efisiensi rendah, persyaratan tegangan tinggi, dan keandalan yang buruk tidak lagi menjadi masalah dengan perangkat GaN dan GaAs yang lebih baru. Panjang gerbang transistor GaAs dan GaN yang lebih pendek memungkinkan amplifier daya WB berkinerja tinggi yang beroperasi dengan nyaman dari rentang panjang gelombang milimeter. IC berbasis GaN bahkan mampu membangun power amplifier WB dengan rating 1 W, yang dapat mencakup ratusan bandwidth.

IC power amplifier WB berbasis GaN mengikuti topologi dan desain yang berbeda untuk meningkatkan spektrum frekuensi, efisiensi, dan kinerjanya. Berfokus pada jenis penguat daya WB, terutama ada dua konfigurasi penguat daya terdistribusi dan penguat daya yang dicocokkan secara reaktif. Kelebihan power amplifier WB terdistribusi adalah kemampuan daya tinggi dan pita lebar.

Namun, kelemahannya termasuk keuntungan terbatas dan kerugian pengembalian yang buruk. Penguat daya yang dicocokkan secara reaktif menawarkan bandwidth oktaf dengan penguatan yang lebih baik. Kompromi yang cukup besar dilakukan dalam penguatan puncak, keluaran puncak, dan efisiensi daya untuk mencapai peningkatan penguatan pada penguat daya yang cocok secara reaktif. Perangkat berbasis GaN yang digunakan dalam amplifier daya WB yang terdistribusi dan cocok secara reaktif membantu mencapai keunggulan SWaP dalam desain.

Menggabungkan teknologi GaN ke power amplifier WB memenuhi pertimbangan SWaP dengan bandwidth dan kinerja yang lebih luas. Mengganti perangkat Gallium Arsenide (GaAs) dengan GaN membantu mencapai tingkat daya yang diberikan dengan peningkatan penguatan tahap penguat dan pengurangan ukuran transistor. Ini membantu mengurangi jumlah tahap penguat dalam penguat daya kaskade WB, menghasilkan efisiensi yang lebih tinggi.

Tren Transistor Mobilitas Elektron Tinggi GaN (HEMT) yang digunakan pada penguat daya WB dalam sistem komunikasi elektronik mendukung bandwidth sinyal yang lebih luas dan efektif dalam memproses lebih banyak sinyal dibandingkan dengan perangkat berbasis silikon.

Amplifier daya WB GaN HEMT dianggap sebagai penghemat ruang, karena amplifier ini menawarkan semua keunggulan amplifier daya WB dalam ukuran yang ringkas. Mereka bekerja dengan baik di lingkungan yang kasar dan pada suhu tinggi, yang membuatnya paling cocok untuk aplikasi RF. Keandalan jangka panjang GaN pada Silicon carbide (SiC) menjadikannya konstan dalam rangkaian penguat daya WB yang ada dalam peperangan elektronik dan sistem komunikasi radar.

GaN pada perangkat SiC dapat memberikan daya tinggi dan impedansi tinggi secara bersamaan. Kemampuan ini berguna untuk desain WB dan tidak banyak masalah yang terkait dengan persyaratan pencocokan impedansi . Bahkan dengan aplikasi rentang frekuensi yang luas, penguat daya WB berbasis GaN memberikan daya keluaran tinggi, efisiensi pembuangan yang lebih baik selama dekade ini, dan kapasitansi parasit rendah.

Aplikasi Praktis Penguat Daya WB Berbasis GaN

GaN pada perangkat berbasis SiC biasanya digunakan dalam modul transmisi/penerimaan (TRM) yang ditemukan di radar. TRM terdiri dari rantai pengirim, rantai penerima, dan lengan penghubung yang sama. Penguat daya SiC berbasis GaN dirancang untuk aplikasi rantai transmisi WB. Dalam rantai transmisi WB, desain power amplifier menantang, karena memerlukan pemilihan perangkat yang tepat, analisis beban tarik, dan desain pencocokan impedansi input output.

Terlepas dari persyaratan ini, peperangan elektronik dan aplikasi radar menuntut stabilitas termal. Biasanya, perangkat GaN memiliki faktor stabilitas lebih besar dari satu yang membuatnya stabil tanpa syarat pada aplikasi frekuensi WB di lingkungan yang keras. Penguat daya WB yang tinggi selalu disertai dengan suhu tinggi. Dengan menggunakan perangkat GaN di power amplifier,

Penggunaan bahan AlGaN biasanya terlihat di Ultra WB (UWB) Monolithic Microwave Integrated Circuits (MMIC), mewujudkan amplifier daya WB untuk aplikasi jammer. Tegangan tembus tinggi dan konduktivitas termal AlGaN memberikan daya dan efisiensi yang lebih tinggi, sifat termal yang lebih baik, dan DC yang lebih rendah dibandingkan dengan rekan-rekan GaAs. Penguat daya WB berbasis GaN sering digunakan pada pita frekuensi tinggi seperti C-, X-, dan Ku-band.

Amplifier daya WB juga digunakan dalam aplikasi digital, seringkali pada pemancar RF digital langsung. Penguat daya digital WB dapat direalisasikan menggunakan MMIC GaN. Penggabungan desain sirkuit digital ke dalam teknologi GaN membantu membangun amplifier daya WB mode sakelar.

Penguat daya digital WB berbasis GaN memiliki kemampuan antarmuka yang sangat baik, yang membuatnya kompatibel dengan modulator CMOS pada pemancar. Teknologi GaN dalam power amplifier WB digital memperkenalkan arsitektur baru tanpa memerlukan mixer dan filter tambahan. Transmisi digital dengan perangkat berbasis GaN mengimplementasikan power amplifier WB dengan faktor bentuk kecil dan jumlah komponen yang berkurang.

Dengan semua perkembangan baru dalam sistem komunikasi, desain amplifier daya WB harus dapat diandalkan, efektif, dan efisien. Mereka diharapkan menampilkan kinerja terbaik di kelasnya dalam hal daya keluaran, bandwidth frekuensi, keandalan, stabilitas termal, respons listrik, efisiensi, dan penguatan.

Teknologi GaN telah merevolusi arsitektur power amplifier WB dan memberikannya pengurangan volume yang terisi, stabilitas yang lebih, efisiensi penambahan daya, dan kemampuan antarmuka. Pergeseran ke amplifier daya WB berbasis GaN dalam komunikasi nirkabel dianggap sebagai keputusan desain yang bagus pertimbangkan untuk proyek Anda berikutnya.

Jika Anda ingin tetap mengikuti perkembangan konten Analisis Sistem kami, daftarlah untuk mendapatkan sumber daya kurasi buletin kami tentang tren dan inovasi saat ini.

BACK TO TOP