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Madrid, 27 de Abril 2010
Aplicaciones de Tecnología GaNMarco Detratti ‐ ACORDE Technologies
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Índice
f ó d d d l b dJustificación necesidad de soluciones basadas en GaN para desarrollo de productos competitivos
Experiencia ACORDE
Líneas de Trabajo futuras
Conclusiones
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Acerca de ACORDE
Empresa española de alta tecnología que diseña y desarrolla productos y sistemas para los sectores de Defensa Espacio yproductos y sistemas para los sectores de Defensa, Espacio y Telecomunicaciones:• Comunicaciones por satélite (X, C, Ku y Ka)Comunicaciones por satélite (X, C, Ku y Ka)
• Control (ambiental, industrial, energías alternativas…)
• GNSS
• Seguridad perimetral
• Conectividad avanzada
P i i i i i lPresencia y reconocimiento internacional • Proyectos y productos en los 5 continentes
• Uno de los líderes mundiales en Equipos Ka• Uno de los líderes mundiales en Equipos Ka
• Activo en proyectos ESA, EDA, Galileo y FP7
• Colaborador de la ETSI, IEEE y CEPT en regulación y estandarización
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Por qué GaN
ACORDE especializada en desarrollo y fabricación de equipos para comunicaciones por satélite (segmento terreno)para comunicaciones por satélite (segmento terreno)
Mejora continua a través de I+D+i• Miniaturizar el tamaño reducir el peso de los equipos• Miniaturizar el tamaño, reducir el peso de los equipos
(Transceptores, BUCs, PAs) en las bandas C, X, Ku y Ka
• Reducción consumo, Optimización de las etapas de , p pamplificación de potencia
Desarrollo de nuevos productos: amplificadores Pulsados (elevada Ppeak y Anchos de Banda) para distintas aplicaciones (Radar, Inhibidores,…)
Posibles aplicaciones a combinadores y conmutadores de banda ancha y al segmento vuelo
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Por qué GaN
Dispositivos basados en GaN y sus aleaciones (AlGaN) pueden responder a las exigencias de proporcionar un ELEVADO yresponder a las exigencias de proporcionar un ELEVADO y EFICIENTE nivel de potencia
Densidad de potencia X10Densidad de potencia X10Reducción en combinación x10Mejora de eficiencia >60%
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J. Shealy, “Gallium Nitride (GaN) HEMT’s: Progress and Potential for Commercial Applications”, IEEE 2002.
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Por qué GaN
Estudio comparativo AsGa‐GaN:
• BUC Banda X 100W (Amplificadores clase A A/B)BUC Banda X, 100W (Amplificadores clase A,A/B)
• Tecnología comercialmente disponible a día de hoy
‐ Nº Transistores: 8 (AsGa) 4 (GaN)Nº Transistores: 8 (AsGa) 4 (GaN)‐ Mejora eficiencia: total 5%, Etapa de salida 15%
‐ Reducción Consumo >30%
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‐ Reducción Consumo >30%
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Por qué GaNReducción del tamaño del amplificador y el de los disipadores de calor (ej 100W:25% vs 40% η mitad potencia disipadamenor peso, volumen)
Reducción de costes de fabricación y mantenimiento (menor disipación, mayor fiabilidad), Simplificación Diseño (menor combinación)
Ah éti / d ió t i i hAhorro energético/reducción gasto innecesario: en muchos sistemas la potencia la capacidad de enfriamiento están limitadas Es necesaria alta PAElimitadas Es necesaria alta PAE.Multiples ejemplos ducumentados y disponiobles en GaN (MMICs y transistores)( y )
GaN puede sustituir TWTA y amplificadores de GaAs tanto
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GaN puede sustituir TWTA y amplificadores de GaAs tanto en segmento tierra como en el de vuelo
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Experiencia ACORDE
Primeros experimentos con Tecnología GaN en 2007• Caracterización dispositivos
• Diseños de Prueba
Primeros Amplificadores GaN para aplicaciones TLC: 2009
Desarrollo de amplificadores pulsados y SATCOM p p ybasados en GaN a partir de Q1 2010 (Proyecto MANGA)
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Amplificadores para TLC
Amplificador para BTS Wimax:
Clase-E (Tx. Polar)
BW=70Mhz
60W Pout, 67% PAEavg
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Proyecto MANGAAmplificadores Pulsados y de Alta Frecuencia
Desarrollo de Amplificadores Pulsados (Nueva Linea
Amplificadores Pulsados y de Alta Frecuencia
esa o o de p cado es u sados ( ue a eaProducto):
‐ Banda S,C y X hasta 100W (aplicaciones militares), y ( p )
‐ Eficiencias 60‐70%, Topologías Novedosas (E,F,E/F)
Mejora Soluciones SATCOM (primeras evoluciones bandaMejora Soluciones SATCOM (primeras evoluciones banda C hasta 400W, hasta banda Ka)
‐ Eficiencia total 30‐40%, Técnicas de Linealización yEficiencia total 30 40%, Técnicas de Linealización y Combinación en Potencia
Productos disponibles y certificados para Q4 2011.p y p Q
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Amplificadores de Alta Frecuencia
Objetivo: Ventaja competitiva en Mercados de Amplificadores y BUCs hasta banda KaAmplificadores y BUCs hasta banda Ka.
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RoadMap ACORDE para amplificadores/BUC SATCOM 2010-2012
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Combinadores Espaciales Multioctavap
Proyectos subvencionados EE UUProyectos subvencionados EE.UU (DoD: 4 años hasta 2012)
2-20 GHz 4-18 GHz, 10-45 GHz
35% PAE en banda X ya conseguido
Ali t ió 28 V DC
Combinador Espacial en banda X ACORDE
Alimentación 28 V DC enlugar de >1 KV de TWTA
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Mucha mayor linealidad
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Conmutadores de Potencia
GaN
Sustitución Circuladores
Necesarios materiales que puedan operar a más altasNecesarios materiales que puedan operar a más altas temperaturas (>200º C) para minimizar el sistema de disipación de calor y más baja resistencia.disipación de calor y más baja resistencia.
Los desarrollos de AlGaN/GaN field‐effect transistors (FETs) para estas aplicaciones son prometedores
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p p p
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Segmento Vuelo
Ventajas GaN:Mayor potencia en menores dispositivosMayor potencia en menores dispositivos
Simplificación apantallamientoEquipos más compactos (Ej: Banda Ka)Equipos más compactos (Ej: Banda Ka)
Mayor eficiencia: menores dimensiones y peso de los sistemas de
refrigeraciónMayor tiempo de vida útil de los transistoresMayor tiempo de vida útil de los transistores
Reducción Payload e incremento vida útil misiones
Tensiones de Alimentación 30‐50V (cercanas a las tensiones del bus del satelite) simplificación regulación de
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potencia (GaAs 8V)
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Conclusiones
Alternativa extremadamente prometedora para ser altamente competitivos en multiples mercadosaltamente competitivos en multiples mercados
T l í l ACORDE tá d di d h fTecnología a la que ACORDE está dedicando mucho esfuerzo de investigación y está empezando a utilizar en multiples solucionessoluciones
Primeros resultados conseguidos demuestran lasPrimeros resultados conseguidos demuestran las potencialidades
Nuevas Aplicaciones y Evolución hacia el segmento vuelo puede proporcionar ulteriores mejoras
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