Мощные радиочастотные транзисторы. Киловатты импульсной мощности в S-диапазоне

Для заказа доступны мощные и сверхмощные радиочастотные нитрид-галлиевые (GaN) транзисторы (Power RF transistor). Данные полупроводниковые приборы разработаны специально для применения в радарных системах S-диапазона и высокомощной радиосвязи, работающих на частотах от 2,5 до 3,2 ГГц.

В данном материале представлен краткий обзор GaN (нитрид-галлиевых) радиочастотных транзисторов D2706, D2707 и D2710. Рассмотрим их ключевые технические характеристики, опишем методику проведения лабораторных испытаний, а также проанализируем полученные результаты эффективности, выходной мощности и коэффициента усиления.

D2706 — нитрид-галлиевый (GaN) сверхмощный радиочастотный транзистор

На опорной частоте 2,7 ГГц транзистор демонстрирует пиковую мощность (PSAT) на уровне 64,8 dBm (около 3027 Вт), задавая новый стандарт плотности мощности в своём классе.

Рис. 1. Внешний вид и размеры GaN транзистора D2706

Назначение выводов

Ключевые технические характеристики GaN транзистора D2706

• Рабочий диапазон частот: 2,5–3,2 ГГц. Оптимизирован для работы в S-диапазоне.
• Максимальная выходная мощность (Psat): 64,8 дБм (3027 Вт).
• Линейный коэффициент усиления: 14,4 дБ.
• КПД (DE@Psat): 52,8%.
• Напряжение питания Vds: 48 В.
• Режим работы: импульсный (Pulse), непрерывный радиосигнал с частотной модуляцией* (FMCW), AB*.
• Тип корпуса: 1230F-A.

Стендовое включение отладочной платы и замеры

Измерения проводились на оригинальной отладочной плате D2706 DEMO, 2600W габаритами 96 × 41 мм, изготовленной на СВЧ-подложке Rogers RO4003C толщиной 30 мил.

После настройки малым сигналом отладочная плата D2706 DEMO, 2600W с GaN транзистором D2706 демонстрирует неравномерность коэффициента усиления в режиме малого сигнала менее ±0,4 дБ в диапазоне частот 2,7–3 ГГц. Примечание: входная мощность (PIN) = 0 дБм, непрерывный сигнал (CW).

    Рис. 2. Макет отладочной платы D2706 DEMO, 2600W

    Рис. 3. Малосигнальные характеристики и согласование отладочной платы D2706 DEMO, 2600W в полосе частот

Условия работы усилителя мощности (отладочная плата D2706 DEMO, 2600W): импульсный режим (длительность периода 5 мс, коэффициент заполнения 2%). В диапазоне частот 2,7–3 ГГц при напряжении питания 48 В были зафиксированы следующие высокочастотные показатели:

Рис. 4. Рабочие характеристики отладочной платы D2706 DEMO, 2600W

Рекомендованная последовательность включения и выключения GaN усилителя мощности на примере отладочной платы D2706 DEMO, 2600W

Нитрид-галлиевые структуры крайне чувствительны к броскам напряжения затвора. Разработчикам оборудования рекомендуют строго соблюдать следующий регламент включения и выключения прибора.

D2707 — нитрид-галлиевый (GaN) мощный радиочастотный транзистор

Транзистор D2707 предназначен для работы в S-диапазоне частот и ориентирован на применение в радарных системах, средствах связи и промышленном высокочастотном оборудовании. Ниже представлен подробный технический обзор характеристик GaN транзистора D2707 и сопутствующей демонстрационной платы D2707 DEMO@2.9GHz.

GaN транзистор D2707 выпускается в металлокерамическом корпусе типа 1230F-A и демонстрирует выдающуюся энергоэффективность и высокую выходную мощность при работе в импульсном режиме.

    Рис. 5. Внешний вид и размеры GaN транзистора D2707

Назначение выводов

Ключевые технические характеристики GaN транзистора D2707

• Рабочий диапазон частот: 2,5–3,2 ГГц.
• Максимальная выходная мощность (Psat): до 61,7 dBm (1479 Вт).
• Линейный коэффициент усиления: 17,3 дБ.
• КПД (DE@Psat): достигает 67% в точке насыщения (Psat).
• Напряжение питания: 48 В.
• Режим работы: импульсный (Pulse), непрерывный радиосигнал с частотной модуляцией* (FMCW), AB*.
• Тип корпуса: 1230F-A.

Стендовое включение отладочной платы и замеры

Демонстрационная плата имеет физические размеры 120 мм × 75 мм. В качестве основы используется высокочастотный ламинат Rogers RO4350B толщиной 20 мил.

Рис. 6. Макет отладочной платы D2707 DEMO

В ходе испытаний отладочной платы D2707 DEMO при подаче импульсного сигнала (период 1 мс, заполнение 10%) в диапазоне 2,7–3,0 ГГц были зафиксированы следующие стабильные показатели:

Рис. 7. Рабочие характеристики отладочной платы D2707 DEMO

Рекомендованная последовательность включения и выключения GaN усилителя мощности на примере отладочной платы D2707 DEMO

D2710 — нитрид-галлиевый (GaN) радиочастотный транзистор

Перед нами ещё один прибор, работающий в частотном диапазоне 2,7–3,2 ГГц. Мощность у него чуть скромнее, чем у D2706 и D2707. При этом он также остаётся высокоэффективным решением для импульсных режимов работы (Pulse). Испытаем его в режиме пониженного напряжения питания 28 В.

Рис. 8. Внешний вид и размеры GaN транзистора D2710

Назначение выводов

Ключевые технические характеристики GaN транзистора D2710

В штатном режиме класса AB на частоте 3 ГГц при напряжении питания 48 В транзистор демонстрирует следующие предельные возможности:

• Рабочий диапазон частот: 2,7–3,2 ГГц.
• Максимальная выходная мощность (PSAT): 61,0 дБм (~1260 Вт).
• Линейный коэффициент усиления (Linear Gain): 19,0 дБ.
• КПД (DE@Psat): 60,8%.
• Рабочее напряжение питания: 48 В.
• Тип корпуса: 1230F-A.

Стендовое включение отладочной платы и замеры. Малосигнальные и импульсные характеристики

Рис. 9. Макет отладочной платы D2710 DEMO

По результатам настройки согласующих цепей отладочной платы D2710 DEMO неравномерность коэффициента усиления в полосе частот 2,7–3,1 ГГц составила менее ±0,6 дБ при входной мощности непрерывного сигнала (CW) PIN = −25 дБм.

Рис. 10. Малосигнальные характеристики и согласование в полосе частот

В рамках практического применения на отладочной плате D2710 DEMO размерами 120 × 75 мм были проведены детальные испытания в более мягком режиме по напряжению. При сниженном напряжении питания в полосе частот 2,7–3,1 ГГц была получена устойчивая выходная мощность более 560 Вт.

• Напряжение стока (VDS): 28 В.
• Напряжение затвора (VGS): −3,2 В.
• Ток покоя (IDS): 500 мА.
• Параметры импульса: длительность 1 мс, скважность 10%.

Рис. 11. Рабочие характеристики отладочной платы D2710 DEMO

Рекомендованная последовательность включения и выключения GaN усилителя мощности D2710 на примере отладочной платы D2710 DEMO

Для предотвращения пробоя GaN-структуры критически важно строго соблюдать последовательность подачи питающих напряжений.

Выводы

GaN (нитрид-галлиевые) радиочастотные транзисторы D2706, D2707 и D2710 демонстрируют превосходную комбинацию выходной мощности и высокого КПД стока, что делает их одними из лучших решений в своём классе для радарных систем S-диапазона частот, построения твердотельных передатчиков радиолокационных станций и систем спецсвязи.

Использование готовых топологий и рекомендованного набора компонентов отладочных плат DEMO позволяет значительно сократить цикл разработки конечных изделий.

Техподдержка: wireless@symmetron.ru