يتطلب تصميم أنظمة الرادار، والحرب الإلكترونية (EW)، ومنصات الاختبار عريضة النطاق تحقيق التوازن بين قدرة خرج التردد الراديوي وميزانية التيار المستمر والحدود الحرارية للأنظمة الفرعية. تعالج سلسلة مضخمات طاقة الحالة الصلبة (SSPA) بتقنية GaN بنطاق 6–18 جيجاهرتز هذا التحدي من خلال توفير خيارين مرنين للقدرة المشعة: 20 واط (طراز MCW6018M43A) و 50 واط (طراز MCW6018M47A).
تعمل هذه الموديولات بشكل مستمر عبر كامل النطاق من 6000 ميجاهرتز إلى 18000 ميجاهرتز، وتستخدم تقنية ربط الرقائق بالأسلاك لرقائق GaN العارية داخل هيكل مدمج بأبعاد 150 × 90 × 25 مم. وبالمقارنة مع تقنيات TWT أو مضخمات الحالة الصلبة التقليدية القائمة على GaAs، تتيح بنية مضخم طاقة GaN بنطاق 6–18 جيجاهرتز هذه للمهندسين اختيار مستوى القدرة الدقيق المناسب لمتطلبات المنظومة.
المواصفات الفنية والدعم الهندسي
هل تحتاج إلى معلمات الأداء الكاملة أو تقارير الاختبار المصنعية أو الدعم المخصص لهذه الفئة؟
يُعد الحفاظ على استجابة كسب مسطحة عبر عرض نطاق ترددي متعدد الأوكتاف أمراً أساسياً في تصميم قدرة الميكروويف. وتقوم استجابة الكسب المسطحة بتقليل أخطاء معايرة السعة أثناء مسح الترددات السريعة. ومن خلال دمج رقائق GaN العارية بالربط المباشر للأسلاك، يقلل كلا الموديولين السعات والحثيات الطفيلية للتغليف لتحقيق كثافة طاقة عالية وأداء راديوي موثوق حتى تردد 18 جيجاهرتز.
1. مقارنة المعايير الفنية ومؤشرات اختيار القدرة
يعتمد الاختيار بين قدرة الخرج المشعة 20 واط و50 واط على هامش وصلة النظام، ومستويات المولدات الإشارية، وسعة التبريد المتاحة.
يلخص الجدول التالي المعايير الكهربائية والميكانيكية الرئيسية لكلا الموديولين:
| المعيار الفني | موديول SSPA قدرة 20 واط (MCW6018M43A) | موديول SSPA قدرة 50 واط (MCW6018M47A) |
| نطاق تردد التشغيل | من 6000 ميجاهرتز إلى 18000 ميجاهرتز | من 6000 ميجاهرتز إلى 18000 ميجاهرتز |
| قدرة الخرج المشعة (Psat) | 20 واط نموذجي (43 ديسيبل ميلّي واط) | 50 واط نموذجي (47 ديسيبل ميلّي واط) |
| كسب القدرة | 43 ديسيبل نموذجي | 47 ديسيبل نموذجي |
| جهد التشغيل المستمر | 28 فولت تيار مستمر اسمي (26 إلى 32 فولت) | 28 فولت تيار مستمر اسمي (26 إلى 32 فولت) |
| سحب التيار النموذجي | 3.5 أمبير عند قدرة 20 واط | 8.5 أمبير عند قدرة 50 واط |
| سرعة المفتاحية (TON/OFF) | 2 ميكروثانية نموذجي (5 ميكروثانية كحد أقصى) | 2 ميكروثانية نموذجي (5 ميكروثانية كحد أقصى) |
| خسارة العودة عند الدخل | أكبر من 10 ديسيبل ضمن معاوقة 50 أوم | أكبر من 10 ديسيبل ضمن معاوقة 50 أوم |
| الإشارات الطفيلية / التوافقية | -60 ديسيبل تكتيكي / -10 ديسيبل تكتيكي نموذجي | -60 ديسيبل تكتيكي / -10 ديسيبل تكتيكي نموذجي |
| أبعاد الهيكل والوزن | 150 × 90 × 25 مم؛ 1.2 كجم كحد أقصى | 150 × 90 × 25 مم؛ 1.2 كجم كحد أقصى |
2. البنية الهندسية الدقيقة والتحكم التنبضي السريع
يتشارك كلا المستويين من القدرة في بنية تجميع هندسية دقيقة موحدة صُممت للعمل في البيئات التشغيلية القاسية:
- تجميع ربط الرقائق بالأسلاك (Chip-and-Wire): يلغي الربط المباشر لأسلاك التوصيل برقائق GaN العارية السعة الحثية والطفيلية للتغليف البلاستيكي القياسي، مما يضمن استجابة كسب سلسة عبر كامل النطاق 6–18 جيجاهرتز.
- كسب قدرة مرتفع: يقلل الكسب النموذجي (43 ديسيبل لطراز 20 واط، و47 ديسيبل لطراز 50 واط) من متطلبات مستوى الإثارة. وتستطيع المولدات الإشارية ذات القدرة المنخفضة إثارة هذا مضخم طاقة الحالة الصلبة عريض النطاق مباشرة حتى التشبع الكامل.
- استجابة تبديل سريعة: تتميز بوجود زمن تحكم في المفتاحية (TON/OFF) يبلغ 2 ميكروثانية كحد نموذجي (5 ميكروثانية كحد أقصى)، مما يتيح التنبض الدقيق والقطع السريع للتردد الراديوي أثناء عمليات الرادار والاختبارات الموجهة.
3. واجهة التليمتري، والحماية من VSWR، والإدارة الحرارية
يوفر موصل D-Sub هجين قياسي ذو 7 دبابيس واجهة موحدة لكلا المستويين لإمداد الطاقة بالتيار المستمر، والتحكم المنطقي، والتليمتري التماثلي في الوقت الفعلي:
- الدبوسان A1 / A2 (VDD / GND): خطوط التغذية الرئيسية المخصصة وتدعم جهود تشغيل من 26 فولت إلى 32 فولت (بجهد اسمي 28 فولت تيار مستمر).
- الدبوس 1 (ENABLE): المستوى المنطقي “1” لـ TTL بقيمة 3.3 فولت يفعل التشغيل. وتحافظ دائرة سحب منخفضة داخلية على إبقاء مرحلة التردد الراديوي معطلة إذا أصبح خط التحكم عائماً.
- الدبوس 2 (CURRENT MONITOR): يوفر جهداً تماثلياً في الوقت الفعلي يتناسب مع تيار المصب (IDD)، بمعدل قياس 100 ميلي فولت/أمبير.
- الدبوس 3 (TEMP MONITOR): يخرج جهداً تماثلياً يتناسب مع درجة حرارة اللوحة القاعدة للهيكل، بمعدل قياس 10 ميلي فولت/درجة مئوية للمراقبة الحرارية الديناميكية.
تتعرض المكونات في التطبيقات العملية لعدم مطابقة شديد في الحمل بسبب الكابلات التالفة أو فك اقتران الهوائيات. ويحتوي موديول مضخم طاقة النطاق العريض هذا على شبكات مطابقة عند الخرج تتحمل عدم مطابقة الحمل المستمر حتى نسبة VSWR تبلغ 3:1 عبر جميع زوايا الطور.
كما يتحمل كلا الموديولين ظروف الدائرة المفتوحة أو القصر الكامل (نسبة VSWR تبلغ ∞:1) لمدة تصل إلى دقيقة واحدة عند القدرة الاسمية الكاملة. وتعتمد الإدارة الحرارية على مشتت حراري خارجي (مطلوب، غير مرفق مع الموديول). وتقوم مفتاحية حماية حرارية داخلية بمراقبة درجة حرارة اللوحة القاعدة للهيكل، وإذا وصلت الحرارة إلى 85 درجة مئوية، يتم تعطيل جهد الانحياز تلقائياً وتستأنف العملية الطبيعية بمجرد انخفاض حرارة المشتت إلى 60 درجة مئوية.
الدعم الفني وخيارات التقييم
هل تحتاج إلى مواصفات تفصيلية للتردد الراديوي، أو ملفات S-parameters، أو مخططات أبعاد ميكانيكية ثلاثية الأبعاد لموديولات 20 واط أو 50 واط؟ اتصل بفريقنا الهندسي للحصول على النشرات الفنية وعروض الأسعار.
الأسئلة الشائعة
س1: كيف أحدد ما إذا كنت بحاجة إلى موديول مضخم GaN بنطاق 6–18 جيجاهرتز بقدرة 20 واط أم 50 واط؟
اعتمد في اختيارك على ميزانية طاقة التيار المستمر المتاحة وسعة التبريد الحراري. يسحب موديول 20 واط تياراً نموذجياً يبلغ 3.5 أمبير عند 28 فولت، مما يجعله مثالياً للأنظمة المدمجة ذات القيود الصارمة في الحجم والوزن واستهلاك الطاقة (SWaP). بينما يوفر موديول 50 واط قدرة خرج أعلى (47 ديسيبل ميلّي واط) لأنظمة الحرب الإلكترونية والرادار، ولكنه يسحب 8.5 أمبير نموذجياً ويتطلب نظام تبريد أكبر.
س2: ما هي الصيغة المستخدمة لحساب تيار المصب من الجهد التماثلي للتليمتري في الدبوس 2؟
يخرج الدبوس 2 جهداً تماثلياً بمعدل 100 ميلي فولت/أمبير (0.1 فولت/أمبير). ولحساب تيار المصب (IDD) بالأمبير، اضرب الجهد المقاس في 10: IDD (A) = الجهد (V) × 10. على سبيل المثال، تشير قراءة 0.35 فولت في طراز 20 واط إلى تيار 3.5 أمبير، بينما تشير قراءة 0.85 فولت في طراز 50 واط إلى تيار 8.5 أمبير.
س3: هل يتطلب كلا الموديولين بقدرة 20 واط و50 واط مشتتاً حرارياً خارجياً؟
نعم. يحتاج كلا الموديولين إلى مشتت حراري خارجي للحفاظ على درجة حرارة اللوحة القاعدة للهيكل دون عتبة الحماية البالغة 85 درجة مئوية. ولأن طراز 50 واط يولد حرارة أعلى نتيجة ارتفاع استهلاك التيار المستمر (8.5 أمبير)، يجب أن يوفر نظام التبريد الخاص به مقاومة حرارية أقل (Rth) أو تبريداً بالهواء المندفع.