Ons werk

Gallium-Nitride MMIC ontwikkeling voor ESA

De Europese ruimtevaartorganisatie ESA en TNO werken samen aan een aantal onderzoeksprojecten om de mogelijkheden van nieuwe MMICs in Gallium-Nitride (GaN) technologie te demonstreren. ESA is erg geïnteresseerd in deze nieuwe technologie vanwege de grote robuustheid en grote vermogensdichtheid.

De grote meerderheid van de huidige geïntegreerde circuits voor microgolf toepassingen worden gemaakt in Gallium-Arsenide (GaAs) technologie. Vergeleken met silicium levert deze technologie meer vermogen bij hogere frequenties. Maar sinds een paar jaar wordt er gewerkt aan een nieuwe "wide bandgap" halfgeleidertechnologie. Deze technologie is gebaseerd op de III-V halfgeleider Gallium-Nitride (GaN). Vergeleken met GaAs levert deze technologie nog hogere vermogens, gecombineerd met een hoge breakdown spanning. De grote vermogensdichtheid maakt deze technologie bij uitstek geschikt voor het realiseren van vermogensversterkers. Een van de eerste commerciële toepassingen is het gebruik in versterkers voor base-stations, maar deze technologie is ook erg geschikt voor toepassing in radarsystemen. Componenten op basis van deze technologie komen nu op de markt, maar er is nog veel onderzoek en ontwikkeling nodig voor verbetering en uitbreiding naar hogere frequenties.

ESA'S interesse in gallium-nitride

Vanwege de robuuste performance van de GaN-technologie is ESA geïnteresseerd om de mogelijkheden van deze technologie te onderzoeken: MMICs voor toepassing in de ruimtevaart en satellieten moeten bestand zijn tegen hoge temperaturen, straling en moeten robuust zijn. Daarom heeft ESA een aantal onderzoeksprojecten gelanceerd om de toepassing van GaN MMICs op microgolffrequenties aan te tonen met de focus op robuustheid, het maken van vermogen op millimetergolffrequenties en ook de toepassing voor lage-ruis versterkers. TNO, samen met Europese GaN leveranciers zoals United Monolithic Semiconductors (UMS), Fraunhofer IAF en het Ferdinand Braun Instituut (FBH), is de uitdaging aangegaan om de mogelijkheden van nieuwe microgolfontwerpen in GaN-technologie te demonstreren, in het frequentiegebied van P-band (450 MHz) tot aan W-band (94 GHz). Toepassingen voor deze ontwerpen zijn onder andere telecommunicatie, radar en vermogensopwekking op millimetergolffrequenties voor wetenschappelijke missies.

TNO's GAN activiteiten voor ESA

Gebruik makend van de vele jaren ontwerpervaring op het gebied van microgolf MMICs heeft TNO succesvol de toepassing van GaN voor vermogensversterking op Ka-band (30 GHz) aangetoond. Deze GaN MMIC vermogensversterkers kunnen op termijn de huidige "travelling wave tubes" gaan vervangen, wat een grote besparing in gewicht en afmeting oplevert. Behalve voor gebruik in vermogensversterkers heeft TNO ook succesvol de toepassing van GaN voor lage-ruis versterkers gedemonstreerd. Deze GaN lage-ruis versterkers zijn zeer goed bestand tegen grote ingangsvermogens, zonder dat dit effect heeft op het gedrag of permanente schade veroorzaakt. Deze ontwikkeling leidt tot meer robuuste ontvangers voor satellietcommunicatiesystemen. Ander door ESA gefinancierd onderzoek is het ontwerp van een robuuste GaN versterker voor P- en L-band (450 MHz - 1.5 GHz) en het demonstreren van een GaN versterker op millimetergolffrequenties (94 GHz).

Wij gebruiken anonieme cookies om het gebruik van onze site te verbeteren.