利用GaN的带宽和功率密度优势对抗RCIED

在尘土飞扬的沙漠道路上的某个地方，巡逻以维持和平或向日益虚幻的敌人前进的部队正在密切关注无线电控制的简易爆炸装置（RCIED）。这些隐藏在路上、插在路灯上或被其他诱饵隐藏的威胁，夺去了许多士兵和无数平民的生命。

像这样的威胁已经离家更近，执法部门的任务是保护重要的政府大楼、住所和重要官员的车辆。

卡住扳机

军方和执法部门使用的反RCIED设备依赖于干扰无线触发信号。它们可以安装在车上，可运输或人工携带，但它们都使用三种常见的干扰技术之一 - 扫频连续波（CW），点和弹幕。

在扫描CW中，载波频率被“扫描”到各种可疑频率范围内。扫描频率必须足够高，以拒绝触发信号引爆的时间，同时又足够慢，以使RCIED接收器有时间响应干扰信号。在这些挑战之间做出可接受的权衡需要强大的力量。

点干扰通过针对已知频率来工作，这就是挑战所在，因为该频率通常是未知的。因此，干扰器不仅必须能够检测和确定触发频率（通常在存在合法信号干扰的情况下），而且还必须将干扰器调谐到该频率，并且非常快速地完成所有操作。

弹幕技术克服了不知道频率的问题，对噪声调制干扰信号使用宽带宽，使其覆盖整个通信频段，而不仅仅是一个通道。由于噪声分布在大带宽上，因此需要高RF功率才能有效。

无论干扰技术和其他功能（如网络和现场可编程性）如何，所有反RCIED干扰器都必须满足以下要求：

宽带宽上的高射频发射功率，可实现有效干扰

在宽带宽范围内始终如一的高增益和高效率，支持使用电池供电运行

体积小，重量轻，便于运输

使能技术：碳化硅上的氮化镓（SiC）

氮化镓（GaN）是用于在干扰器中构建RF功率放大器（PA）的主要技术。GaN 具有独特的电气特性 – 3.4 eV 的带隙使 GaN 的击穿场比其他射频半导体技术高 20 倍。这不仅是GaN的高温可靠性的原因，也是功率密度能力的原因。因此，GaN使干扰设备能够满足上述所有要求。

最好的技术中的最好

然而，并非所有氮化镓器件都是平等的。在另一种宽带隙半导体碳化硅 （SiC） 的衬底上，Wolfspeed 的 GaN on SiC 器件是自创建业界首款 GaN on SiC 高电子迁移率晶体管 （HEMT） 以来二十多年经验的成果。

Wolfspeed使用SiC而不是Si作为基底，因为与GaN的晶格结构匹配更好，并且SiC的导热系数比Si高近三倍。这建立在GaN的优势之上，以实现卓越的功率密度。

CG2H30070F是一款具有输入匹配功能的器件，可在500 MHz至3 GHz的宽范围内提供尽可能高的瞬时宽带性能。该器件采用 2 引脚金属/陶瓷法兰封装，可实现最佳的电气和热性能。

在连续波模式下，VDD 28 V、IDQ 1 A 和 PIN = 38 dBm 时，该器件的典型功率增益为 12 dB，输出功率为 50 W，漏极效率为 71%。HEMT 足够坚固，可以承受 5：1 的输出失配应力 （VSWR），这是一个重要的参数，因为干扰器设备必须对信号干扰具有鲁棒性。

图 1：CG2H30070F-AMP2 通过组合两个 HEMT 实现 100 W 连续波。

CG2H30070F-AMP2参考板（图1）结合了其中两个HEMT，可在整个带宽内瞬间实现100 W CW。它在整个指定频率范围内提供高效率和几乎平坦的增益（图 2）。

图 2：带耦合器的 CG2H30070F-AMP2 放大器的输出功率、功率增益和漏极效率与频率的关系。VDD = 28 V，IDQ = 2 A，PIN = 42.5 dBm，温度 = 25°C。

对于其参考设计，Wolfspeed 使用其高精度大信号晶体管模型（可根据要求提供），并通过对无源元件进行建模来考虑焊盘寄生效应。这样可以更轻松地实现首次通过成功。

审核编辑：郭婷