通信卫星和飞行天线平台可以为第五代和第六代（5G、6G）全球移动网络的全面、弹性运行做出贡献。然而，由于必须为此目的重新分配大部分毫米波 (mmW) 频谱，因此 Ka- (27-31 GHz)、Q- (37.5-37.5 GHz) 卫星通信需要更强大的射频技术。42.5 GHz）和 W 频段（71-76 GHz）。

这些频段为移动卫星互联网（SatCom on the Move，SOTM）以及馈线链路和卫星间链路（ISL）提供更高的功率效率。为了开发必要的技术，项目Magellan – 用于 GEO 和 LEO 有源天线应用的高效毫米波 GaN 晶体管高功率放大器 – 于 2024 年推出。

在麦哲伦，弗劳恩霍夫应用固体物理研究所 IAF 正在代表欧洲航天局 (ESA) 开发高电子迁移率晶体管 (HEMT) 和放大器电路，用于基于宽带隙化合物半导体的高效卫星通信氮化镓（GaN）。

这些卫星旨在在近地轨道（LEO，距地球表面 200-2,000 公里）和地球静止轨道（GEO，距赤道 35,786 公里）运行。麦哲伦的其他项目合作伙伴包括 United Monolithic Semiconductors GmbH 和 TESAT-Spacecom GmbH & Co. KG。该项目将于2024年至2027年运行。

具有卓越效率和线性度的 GaN 基 HEMT 和高功率放大器 MMIC

“我们希望开发一种 GaN 技术，与当前最先进的技术相比，其效率显着提高。为了实现这一目标，晶体管的栅极长度应减小到小于 100 nm，”Dr.Philipp Döring，弗劳恩霍夫 IAF 麦哲伦项目协调员。

然而，非常小的结构尺寸会引起破坏性的短沟道效应，这对元件的可靠性和性能产生负面影响。

因此，研究团队将重点放在截止频率超过 140 GHz 的新技术节点上。通过这种待开发的 GaN07 技术，研究人员可以避免大部分短沟道效应，并且仍然满足该组件的项目要求。

第二个总体项目目标是使用新开发的 GaN HEMT 实现 Ka、Q 和 W 频段固态功率放大器 (SSPA) 的单片微波集成电路 (MMIC)。

SSPA 的特点是结构紧凑、坚固耐用且成本低廉。使用 GaN07 HEMT 制造的 SSPA 还应该比现有硬件更高效、更线性并且更能抵抗宇宙辐射。这种整体封装使得 GaN07 SSPA 对于太空应用非常有吸引力。

从技术开发到产业化

弗劳恩霍夫 IAF 正在协调麦哲伦项目。该研究所还利用其广泛的研究基础设施来开发新的 GaN07技术，基于它实现 HEMT 和 MMIC，并对所生产的硬件进行表征和评估。

合作伙伴 TESAT 和 UMS 贡献了他们在 MMIC 在卫星通信中的应用以及组件商业化方面的专业知识。其目标是建立从半导体开发到太空应用的欧洲价值链。

提供者：弗劳恩霍夫应用固体物理研究所