Aplicaciones GaN ACORDE CDTI 2010...

Madrid, 27 de Abril 2010

Aplicaciones de Tecnología GaNMarco Detratti ‐ ACORDE Technologies

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ACORDE TECHNOLOGIES CONFIDENTIALwww.acorde.com


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


ACORDE TECHNOLOGIES CONFIDENTIALwww.acorde.com 2Abril 2010Abril 2010

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



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



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%



J. Shealy, “Gallium Nitride (GaN) HEMT’s: Progress and Potential for Commercial Applications”, IEEE 2002.

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%



‐ Reducción Consumo >30%

6Abril 2010Abril 2010

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



GaN puede sustituir TWTA y amplificadores de GaAs tanto en segmento tierra como en el de vuelo

7Abril 2010Abril 2010

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)



Amplificadores para TLC

Amplificador para BTS Wimax:

Clase-E (Tx. Polar)

BW=70Mhz

60W Pout, 67% PAEavg



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



Amplificadores de Alta Frecuencia

Objetivo: Ventaja competitiva en Mercados de Amplificadores y BUCs hasta banda KaAmplificadores y BUCs hasta banda Ka.



RoadMap ACORDE para amplificadores/BUC SATCOM 2010-2012

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



Mucha mayor linealidad

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



p p p

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



potencia (GaAs 8V)

Abril 2010Abril 2010

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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