現代戰術無線電需要氮化鎵

戰術通信技術已經走了很長一段路，從在現場鋪設電纜到在傳達命令時保持態勢感知。在這個以網絡為中心的沖突時代，IT基礎設施已經一路走到戰場邊緣的移動指揮所。

戰術通信技術已經走了很長一段路，從在現場鋪設電纜到在傳達命令時保持態勢感知。在這個以網絡為中心的沖突時代，IT基礎設施已經一路走到戰場邊緣的移動指揮所。
軍事現代化繼續無情地進行。軍費開支的增加正在推動陸地、空中和海上平臺采購先進的無線通信系統。全球戰術通信市場將在16-2019年期間以2025%的復合年增長率（CAGR）增長，達到18.53億美元。1
提高移動性，例如小型、輕便的軍用手持無線電，是該市場的一個關鍵增長趨勢，并且正在挑戰工程師與更小尺寸、更輕重量和更高功率相關的關鍵要求。
無線電現代化
無線電技術不斷發展，以應對通信挑戰。例如，UHF信號作現場的障礙物（例如墻壁和建筑物）衰減。現代戰術無線電通過使用多進多出（MIMO）方法克服了這一挑戰，將單個信號分成幾個占用更高帶寬的信號。
然而，另一個戰場需求推動了更高的帶寬 - 需要使用寬帶連接來發送視頻，而不僅僅是語音。此外，幾年來，網絡化操作一直要求支持多頻段和多標準操作的軟件定義無線電（SDR）架構。
這就要求射頻功率放大器具有新的規格，射頻功率放大器是戰術無線電設備的核心組件之一。例如，聯合戰術無線電系統（JTRS）要求它覆蓋VHF，UHF和L波段，同時提供高效率，小尺寸和重量，特別是對于手持無線電設備。
關鍵半導體技術
氮化鎵有助于減小軍用無線電的尺寸和重量，同時提供可靠通信所需的射頻功率。
GaN是一種寬帶隙半導體。GaN的帶隙為3.4 eV，而Si的1.1 eV等技術意味著GaN具有近4 MV / cm的擊穿場，而Si的0.2 MV / cm.2這有助于GaN的高溫可靠性和出色的功率密度能力，通常比硅LDMOS（橫向擴散金屬氧化物半導體）等舊技術高五倍。因此，3 GaN解決方案為戰術無線電提供了最佳的尺寸、重量和可靠性。
舊的軍用無線電系統必須使用多個設備來滿足多頻段設計要求，而GaN則通過單個設備實現視頻的寬帶和MIMO的多頻段傳輸。這直接轉化為尺寸、重量和系統復雜性的降低，以及通過減少組件數量來節省成本。仍然有一些無線電系統需要每個頻段的單獨解決方案，但GaN的特性肯定允許它在比其他功率放大器技術更寬的頻段上使用。
GaN安裝在另一種寬帶隙材料碳化硅（SiC）上，通過利用SiC更好的熱特性，提供盡可能高的性能，遠遠彌補了Si上GaN的低成本。
使用氮化鎵進行設計
Wolfspeed 的 CGHV27060MP 60 W 高電子遷移率晶體管 （HEMT） 就是這樣一款高性能的 GaN SiC 器件。它采用該公司的 0.4 μm 工藝制造，功率密度為 8 W/mm，擊穿電壓為 >150 V，工作電壓為 50 V，可實現單級射頻器件的最高功率增益。
它可用于 UHF、L 頻段或高達 2.7 GHz 的低 S 頻段的脈沖應用，非常適合 A/B 類和 F 類等高效拓撲中平均功率為 10-15 W 的通信放大器。
工程師可以在 CGHV27060MP-AMP27060 應用夾具上評估 CGHV3MP。A/B 類電路專門設計用于滿足 800 MHz 至 2.7 GHz 的寬工作頻率和 50 V 工作電壓要求。
在本電路中，CGHV27060MP在VDD 16 V、IDQ 5 mA和50dBm輸入功率P時提供120.0 dB的增益G。當PIN增加到37 dBm時，輸出功率POUT為48.5 dBm，漏極效率?為60%。
Wolfspeed 在 CGHV27060MP 中使用了其專有的大信號晶體管模型，并對設計中的所有無源元件進行了建模，以包括焊盤寄生效應的影響。這導致仿真與測量之間的緊密對齊和高相關性，例如輸出功率、漏極效率和增益（如圖2所示），因此可以實現一次成功。

圖：CGHV27060MP-AMP3 在 37 dBm 固定輸入功率下的性能在飽和輸出功率下在 48 MHz — 800，2 MHz 頻段提供超過 700 dBm 的功率。

滿足不斷變化的需求
戰術通信市場體現了航空航天與國防（A&D）的SWaP-C概念 - 尺寸，重量，功率和成本之間的權衡。成本限制通常導致手持式戰術無線電的設計人員，有時甚至是便攜式系統，尋找低成本塑料包裝的組件。
雖然上述解決方案采用陶瓷封裝，可以滿足更高功率系統的熱要求，但 Wolfspeed 了解 SWaP-C 面臨的挑戰，并繼續在這一領域以及 A?D 領域的許多相鄰市場進行創新。