Los satélites de comunicaciones y las plataformas de antenas voladoras pueden contribuir al funcionamiento integral y resiliente de las redes móviles globales de quinta y sexta generación (5G, 6G).Sin embargo, como para este fin es necesario reasignar grandes partes del espectro de frecuencias de ondas milimétricas (mmW), se requieren tecnologías de radiofrecuencia más potentes para las comunicaciones por satélite en las bandas Ka- (27â31 GHz), Q- (37,5â42,5 GHz) y banda W (71â76 GHz).

Estosbandas de frecuenciaofrecen una mayor eficiencia energética para Internet móvil por satélite (SatCom on the Move, SOTM), así como enlaces alimentadores y enlaces entre satélites (ISL).Para desarrollar la tecnología necesaria, elproyectoMagellan, amplificador de alta potencia con transistor GaN de onda mm de alta eficiencia para aplicaciones de antena activa GEO y LEO, se lanzó en 2024.

En Magallanes, el Instituto Fraunhofer de Física Aplicada del Estado Sólido de la IAF está trabajando en nombre de la Agencia Espacial Europea (ESA) para desarrollar transistores de alta movilidad de electrones (HEMT) y circuitos amplificadores para comunicaciones por satélite altamente eficientes basados ​​en el semiconductor compuesto de banda ancha.nitruro de galio (GaN).

Están destinados a operar tanto en órbita terrestre baja (LEO, 200-2.000 km sobre la superficie de la Tierra) como en órbita terrestre geoestacionaria (GEO, 35.786 km sobre el ecuador).Otros socios del proyecto en Magellan son United Monolithic Semiconductors GmbH y TESAT-Spacecom GmbH & Co. KG.El proyecto se ejecutará de 2024 a 2027.

HEMT basados ​​en GaN y MMIC amplificadores de alta potencia con eficiencia y linealidad superiores

"Queremos desarrollar una tecnología GaN que alcance una eficiencia significativamente mayor en comparación con el estado actual de la técnica. Para ello, la longitud de la puerta de los transistores debe reducirse a un tamaño de menos de 100 nm", resume el Dr.Philipp Döring, coordinador del proyecto Magellan en Fraunhofer IAF.

Sin embargo, tamaños de estructura muy pequeños provocan efectos disruptivos de canal corto, que tienen un impacto negativo en la confiabilidad y el rendimiento del componente.

Por ello, el equipo de investigación se centra en un nuevo nodo tecnológico con una frecuencia de corte de más de 140 GHz.Con esta tecnología GaN07 que se desarrollará, los investigadores pueden evitar la mayoría de los efectos del canal corto y aun así cumplir con los requisitos del proyecto para el componente.

El segundo objetivo general del proyecto es realizar circuitos integrados de microondas monolíticos (MMIC) para amplificadores de potencia de estado sólido (SSPA) en las bandas Ka, Q y W utilizando los HEMT de GaN recientemente desarrollados.

Los SSPA se caracterizan por su compacidad, robustez y bajo coste.Los SSPA fabricados con HEMT de GaN07 también deberían ser más eficientes, más lineales y más resistentes a la radiación cósmica que el hardware disponible actualmente.Este paquete general hace que los SSPA GaN07 sean muy atractivos para aplicaciones en el espacio.

Del desarrollo tecnológico a la industrialización

Fraunhofer IAF coordina el proyecto Magellan.El instituto también está utilizando su amplia infraestructura de investigación para desarrollar el nuevo GaN07.tecnología, implementar los HEMT y MMIC basados ​​en él y caracterizar y evaluar el hardware producido.

Los socios TESAT y UMS aportan su experiencia en la aplicación de MMIC en comunicaciones por satélite y la comercialización de los componentes.El objetivo es habilitar una cadena de valor europea desde el desarrollo de semiconductores hasta las aplicaciones espaciales.

Proporcionado porInstituto Fraunhofer de Física Aplicada del Estado Sólido