TUF-3+微波射频代理 衰减器 优势订货
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行 业:仪器仪表 集成电路 IC集成电路
发布时间:2019-11-14
Qorvo的QPA1022是一款基于GaN的SiC宽带功率放大器,工作频率为8.5至11GHz。它提供超过4瓦的饱和输出功率,24.5分贝的功率增益和超过10分贝的回波损耗。该放大器需要22伏电源,与射频输出和直流接地输入端口的集成直流阻断电容器匹配为50欧姆。该放大器采用4 x 4 x 0.85 mm QFN封装,适用于相控阵雷达和电子战应用。它也是支持测试仪器和商业通信系统的理想组件。
Wolfspeed的cghv35120f是一种氮化镓(GaN)高电子迁移率晶体管(Hemt),专门为高效率、高增益和宽带宽能力而设计,使cghv35120f非常适合3.1-3.5GHz雷达放大器应用。特征50欧姆匹配55 W(脉冲宽度=100μs,占空比=10%)典型Pout31分贝典型小信号增益28 V操作晶体管采用陶瓷/金属法兰封装。
人类在掌握电磁波技术的50年以后,发展出了无线电雷达技术,它在第二次世界大战中崭露锋芒,发挥了巨大的作用。近二十多年来世界上发生多次局部高技术战争,使我们清楚地认识到雷达观察的目标发生了重大变化,雷达工作的电磁环境严重恶化,并对雷达的发展产生了巨大的影响。随着微波、计算机、半导体、大规模集成电路等各个领域科学进步,也使雷达技术发生了革命性跃进,其内涵和研究内容都在不断地拓展。雷达功能也由单一功能慢慢演变成多任务、多功能雷达系统。
雷达技术及应用的新发展趋势
当前面对日益复杂多变的战场电磁环境挑战,各国都在大力提升电子战装备的智能化水平。随着信号产生技术、高功率发射技术、天线技术、信息处理技术等电子信息技术的发展,雷达技术的发展进入新的阶段。主要表现为雷达的工作频率、带宽、分辨率都在提升,集探测、跟踪、通信、分析的多功能雷达架构,数字化技术向雷达天线端前移,真空管器件逐渐被固态器件替代,阵列雷达阵元数量的不断增加,认知电子战及人工智能在雷达领域的深入应用等。
雷达的工作频率、带宽、分辨率都在提升
更大的工作带宽能够使雷达获得更高的分辨率,多波段、共享频谱使得雷达能够在多个波段同时工作,高的工作频率使得雷达更加小型化从而能够在更小的平台上安装。
集探测、跟踪、通信、分析的多功能架构
如今一部机载雷达能够完成搜索、跟踪、火控、天气、合成孔径等多种功能,而F22、F35等四代战机配置的综合孔径系统则能实现雷达、通信、电子战一体化。
数字化技术向雷达天线端前移
表现在雷达天线由机械扫描向相控阵电子扫描发展,无源相控阵(PESA)向有源相控阵(AESA)、数字阵列雷达(DAR)发展,数字波束形成(DBF)技术得到大大的发展等方面。
真空管器件逐渐被固态器件替代
固态器件具有更好的性能(GaAs,GaN,SiC)、更低的成本,可以实现微波单片集成电路、片上系统以及片上雷达等。
阵列雷达阵元数量不断增加
得益于阵元成本、尺寸、功率不断减小,使得阵列雷达天线具有更高的集成度,阵元数量不断增加。
认知电子战及人工智能在雷达领域的深入应用
随着人工智能技术的迅速发展和在军事领域的逐步应用,智能雷达和智能雷达技术已经引起国内外广泛关注。加强智能雷达及其关键技术研究,既是雷达技术发展的需要,更是提高雷达作战能力的关键。
除了传统的国防领域雷达技术得到快速发展外,近年来随着5G、自动驾驶、无人机等技术大热发展,毫米波雷达技术变的炙手可热。同时物联网应用范围的不断扩大,目前雷达技术在民用领域发展已经超越一般人对雷达技术的想象,从智能路灯到运动检测,从血压监测到心率监测,雷达技术在物联网和嵌入式设计中的创新应用遍地开花,雷达传感器已成为物联网和嵌入式设计中的重要设计单元。
新的雷达技术发展和不断出现的创新应用,给设计和测试雷达系统的科学家和工程师带来了新的挑战。但这些挑战也为创新提供了机会,因为这要求工程师使用更具成本效益和时间效益的方法开发日益复杂的系统。为了支持这些新技术和新应用的发展,基础技术也在不断发展来应对这些挑战,笔者认为以下四大创新基础技术将在未来几年内对雷达技术产生大的影响。
四大创新基础技术驱动雷达技术的发展
1. GaN前端组件提高雷达的功率和搜索能力
氮化镓(GaN)被认为是自硅以来影响大的半导体创新产品,该材料能够在比传统半导体材料高得多的电压下工作。更高的电压意味着更高的效率,因此基于GaN的RF功率放大器和衰减器具有更低的功耗,且产生热量更少。随着越来越多使用GaN的RF元件供应商为市场提供适用于生产的可靠产品,基于GaN的放大器日益普及。
该技术对于有源电子扫描阵列(AESA)雷达系统的发展非常重要。AESA是完全有源的阵列,包含数百甚至数千个天线,每个天线都有其相位和增益控制。这些雷达系统使用相控阵发射器和接收器,以电子方式操纵波束而无需物理移动天线。与其他传统雷达相比,这些类型的雷达系统因其更高的目标功率、空间分辨率和鲁棒性而日益普及。例如,如果阵列中的某个元件发生故障,雷达仍可以继续工作。GaN放大器在AESA雷达中的应用日益增加,提供了更好的性能,可在更小的外形尺寸和更低的冷却需求下实现相同的输出功率。
2. 高速数据转换器 为雷达提供更高的动态范围和更宽的瞬时带宽
转换器技术每年都在不断进步。现在在同等分辨率下,来自主要半导体公司的模数转换器(ADC)和数模转换器(DAC)的采样率比五年前的转换器要快好几个数量级。这些高速ADC的分辨率提高也为雷达提供了更高的动态范围和更宽的瞬时带宽。动态范围是决定大工作范围的关键要素;例如,它使第五代战斗机能够识别更远的目标。更高瞬时带宽提供了诸多好处,包括通过脉冲压缩增加空间分辨率以及实现低截获概率(LPI)雷达等高级技术。更高带宽带来的另一个趋势是传感器融合。使用传感器融合技术,您可以对单个信号链进行多个功能操作。例如,通过将多个频段上不同类型的波形分离开,宽带传感器可以同时用作为通信系统和雷达。
3. 不断发展的FPGA技术提升认知雷达的感知能力
FPGA技术也在不断发展。现代FPGA包含更多逻辑,提供更高的每瓦计算能力,并支持高达150 Gb/s的高速数据流和专用IP模块。当今的高FPGA计算能力为五年前根本无法实现的创新技术打开了大门。
4. 高带宽数据总线 加速各传感器的数据融合
另一个关键趋势是在将高带宽传感器数据传输回集中处理器进行计算时,PCI Express Gen 3,40/100 GbE、光纤通道和Xilinx Aurora等高带宽数据总线的重要性日益凸显。例如,F-35的集成核心处理器来自多个ISR传感器的数据,以便对这些数据进行集中处理。这有助于提高飞行员的情境感知能力。这一趋势的核心是高速串行收发器技术(也称为多千兆位收发器或MGT)的发展。近年来,该技术发展迅速,目前的线路速率达到每通道32 Gbps; 56 Gbps PAM4即将问世。FPGA通常被认为是处理资源,但它们也包含一些复杂的MGT,这使它们成为传感器开发的理想终端。
Wolfspeed的CGHV96050F1是一种在碳化硅(SiC)基板上的氮化镓(GaN)高电子迁移率晶体管(HEMT)。与其他技术相比,这种氮化镓内部匹配(IM)场效应晶体管具有的功率附加效率。与硅或砷化镓相比,氮化镓具有更高的击穿电压、更高的饱和电子漂移速度和更高的热导率。与砷化镓晶体管相比,氮化镓HEMTs还提供更大的功率密度和更宽的带宽。该im-fet采用金属/陶瓷法兰封装,以获得佳的电气和热性能。
CREE的CMPA525025F是一种氮化镓(GaN)高电子迁移率晶体管(Hemt),专门为高效率、高增益和宽带宽能力而设计,使CMPA525025F非常适合5.2-5.9GHz雷达放大器应用。晶体管采用陶瓷/金属法兰封装。
9月3日,国内知名微波/毫米波芯片创业团队迈矽科微电子在IC China 2019上海展会上重磅发布了基于团队核心技术研发的MSTR001、MSTR002两款车载防撞雷达单片收发芯片,引发了与会者和行业上下游的极大关注。
“这两款芯片是迈矽科团队成立三年以来,坚持研发创新和投入的成果结晶,也是对迈矽科团队成员十余年技术积累的一个验证。我们可以给行业级客户提供成熟的产品测试使用,迈矽科希望与大家一道,共同推动中国在无人驾驶和芯片研发上的长足发展。”迈矽科团队创始人侯德彬在发布会上如是说。
自动驾驶分为Level0—Level5,其中Level0 指的是无自动驾驶,即人工驾驶;而汽车的驾驶辅助(Level1、Level2)中,需要包括摄像头、毫米波雷达等各种传感器的技术支持。从技术角度而言,MSTR001、MSTR002两款芯片能够满足Level1 AEC Q100车规等级要求。在关键指标上,迈矽科微电子毫米波雷达芯片的典型输出功率达到13dBm(全温度范围)并带有可调功率输出。发射链路可选择为双相调制(MSTR001)或者6-bit移相(MSTR002)输出。芯片同时包含了功率检测、温度传感与内建自检(BIST)的功能,可通过SPI接口进行灵活控制,主要参数均优于现有国际上现有产品。
此外,MSTR001、MSTR002两款芯片采用SiGe工艺与eWLB封装,内置了26GHz VCO与8分频输出,并可接收外部本振输入,从而可级联工作、构成更大规模的雷达阵列,能够高性能地满足汽车自适应巡航、防碰撞等需求。
据了解,车载毫米波雷达的工作原理为,通过天线向外发射毫米波,接收目标反射信号,经后方处理后快速准确地获取汽车车身周围的物理环境信息,然后根据所探知的物体信息进行目标追踪和识别分类,进而结合车身动态信息进行数据融合,终通过处理单元(ECU)进行智能处理。
关于毫米波雷达芯片的发展机会,曾有行业专业预测称,谁能在77GHz 频段中率先突围出来,谁就能掌握该项技术的主动权。而迈矽科本次发布的两款芯片,包括三个发射通道和四个接收通道,所有通道可独立工作于76-81GHz频率范围内,在带宽、探测距离、功耗等方面优势显着。
毫米波雷达作为无人驾驶的关键底层支撑,是迈矽科自团队创立之前便持续深耕的领域,已拥有十余年的理论和技术积累。侯德彬在发布会上介绍说,本次发布的两款毫米波雷达芯片,相较于目前行业中在研或正在测试的其他同类产品,其可靠性更高,而成本更低,对数据的处理更精准,算力更强,未来也能匹配除无人驾驶之外更多的应用场景。
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