سیستم های الکترونیکی مدرن به طور فزاینده ای خواستار تقویت کننده های قدرت کارآمد (PAs) هستند که در فضاهای تنگ بدون قربانی عملکرد قرار می گیرند.از CubeSats و 5G سلول های کوچک برای رادیوهای نظامی قابل حمل و نقل هوایی قابل حمل و نقل اینترنت (IoT) نمونه های کاهش یافته از قابلیت اطمینان کلید، فشار برای کاهش رد پای راست هرگز بیشتر نبوده است. A کوچکتر پانل ارزشمند، مدیریت املاک و برق حرارتی، با این حال کاهش هزینه های بالقوه قدرت، اغلب با کاهش می دهد.

درک چالش های نفوذ قدرت

تقویت کننده های قدرت ذاتا بزرگ هستند زیرا آنها باید ولتاژ بالا و جریانها را کنترل کنند، گرمای قابل توجهی را پراکنده کنند و شامل اجزای منفعل بزرگ برای تطبیق، سوگیری و فیلترینگ هستند.در یک ماژول معمولی PA، نیمه هادی فعال می میرد تنها به عنوان یک بخش از کل منطقه؛ بقیه توسط شبکه های تطبیق ورودی / خروجی، decoling خازن، طراحان اتصال، و سیم های حرارتی که به طور دقیق تر از عملکرد تراشه های تهویه می شوند، استفاده می کنند و کاهش می شود.

استراتژی های برای به حداقل رساندن اندازه تقویت کننده قدرت

ادغام Monolithic

ادغام PA با دیگر فرکانس رادیویی (RF) بر روی یک تراشه واحد (الفLT) - استفاده از تکنولوژی یکپارچه یکپارچه یکپارچه سازی یکپارچه یکپارچه یکپارچه (MMIC) - بسته بندی بین مرحله ای را ایجاد می کند و کاهش ضررهای انگلی PA-chip و QLT MMICs ترکیبی از چندین ماژول تقویت کننده، شبکه های سوگیری و حتی تقویت کننده های فروش در یک رد پای چند میلی متر مربع برای مثال، تنها یک ماژول اتصال PA-C را کاهش می دهد (به این ترتیب نمی تواند جایگزین چند نوار ورودی یا سیستم چند بار باشد.

اتخاذ تکنولوژی های پیشرفته

بهره وری اضافه قدرت (PAE) به معنای گرمای کم زباله است که به طور مستقیم اندازه و وزن اجزای مدیریت حرارتی را کاهش می دهد. Gallium نیتید (GaN) در سیلیکون کاربید (SiC) به تکنولوژی انتخاب برای قدرت بالا تبدیل شده است، PAs جمع آوری به لطف باند گسترده، ولتاژ بالا و هدایت عالی GaN می تواند به کاهش ولتاژ پایین تر از V10 - به عنوان یک کاهش مقدار بسیار پایین تر از قدرت W.

بهینه سازی طراحی با شبیه سازی پیشرفته

مینیمال کردن رد پای PA در مرحله طراحی شروع می شود.استفاده از شبیه سازی های غیر خطی (۱) تعادل همراه با تجزیه و تحلیل الکترومغناطیسی (EM) ، مهندسان می توانند محیط پیرامون ترانزیستورها ، شبکه های تطبیق پذیری با چگالی بالا را بهینه کنند و نمونه های شبیه سازی اولیه را در کوچکترین سیم های پیوند قابل مشاهده به جای آن می توانند اندازه گیری های چند منظوره را انجام دهند.

نوآوری های مدیریت حرارتی

حذف حرارت موثر اغلب عامل محدود کننده در نوآوری های PA miniaturization است (استراتژی های سنتی) سنتی وابسته به حرارت آلومینیوم بزرگ با هوا اجباری است، اما طرح های آموزش دیده فضا نیاز به راه حل های خلاقانه تر بدون میکروپلکس گرما دارند، که خنک کننده از طریق کانال های شیب دار و غیره به طور مستقیم به بستر، می تواند انتقال بهتر از روش های معمول برای گرم کردن حرارت بالا (از طریق لوله های حرارتی بالا، یا کم تر از طریق ضخامت های حرارتی).

اجزای Surface-mount و بسته بندی پیشرفته

حرکت از طریق سوراخ یا بسته های بزرگ به دستگاه های سطح (SMDs) به طور چشمگیری کاهش رد پای و فعال مونتاژ خودکار، بسته های مدرن با قدرت بالا مانند QFN (بدون سرب) و آرایه شبکه زمین (LGA) می تواند به ده ها وات فروخته شود، زمانی که به درستی با چندین زمین طراحی شده و پدهای بسته بندی شده بعدی بسته بندی شده است.

تکنولوژی های نوظهور و روندهای آینده

سرعت مینیاتوراسیون با چندین پیشرفت امیدوار کننده ادامه می دهد. Ultra-Si-bound (UWB) PAs با استفاده از توپولوژی های توزیع شده غیرuniform یا فرآیندهای آنتن مخلوط CMOS-Garay می توانند چندین باند (به عنوان مثال، 0.5-18 گیگاهرتز) را در یک مرگ واحد، حذف نیاز به تقویت کننده های جداگانه برای باند های مختلف اتصال (Enlope) و ردیابی حرارتی (در نهایت سرعت پردازش) را کاهش دهد.

نتیجه گیری

کاهش ردپای تقویت کننده های قدرت در برنامه های ناهمگنی فضا نیاز به یک رویکرد جامع است که تعادل تکنولوژی نیمه هادی، طراحی مدار، بسته بندی و مهندسی حرارتی را متعادل می کند. مونولیثریک، استفاده از مواد با کارایی بالا مانند GaN، بهینه سازی شبیه سازی و تکنیک های فشرده سازی و تنظیم هر یک به کاهش قابل توجه اندازه کمک می کند.بدون هیچ راه حل منفرد متناسب با همه موارد؛ بهترین راه حل های کارآمد برای ترکیب چند هدف های خاص برق، و با سرعت، به سرعت بالا، و با کیفیت، به سیستم های درجه بندی، و سیستم های کوچک، و خنک کننده، و خنک کننده، می تواند به سرعت ترکیب سیستم های درجه بندی های درجه بندی، به سرعت، و سیستم های درجه بندی دقیق، و سیستم های درجه بندی دقیق، به عنوان یک از کیفیت بالا، و سیستم های درجه بندی دقیق، و سیستم های ترکیب بندی های ترکیب بندی های ترکیب بندی دقیق، و سیستم های ترکیب بندی دقیق، و سیستم های درجه بندی دقیق، و سیستم های درجه بندی های درجه بندی های درجه بندی دقیق، به عنوان یک از طریق سیستم های سرعت، به عنوان یک از طریق سیستم های ترکیب بندی دقیق، و خنک کننده ای از کیفیت بالا، به سرعت بالا، به سرعت بالا، و سیستم های ترکیب بندی و سیستم