Díky obrovskému pokroku ve výrobě čipů pro mikrovlnné obvody způsobeného zavedením galium-nitridových (GaN) technologií mohou být stávající galium-arsenidové (GaAs) moduly T/R nahrazeny novými GaN (nebo SiC) T/R moduly, které mají desetkrát vyšší výkon. Navýšení výkonu umožní další zkvalitňování parametrů radaru. Nová technologie je navíc mnohem levnější než starší (až 100x, dle ^[1]).

Výhody GaN technologie

• GaN technologie má nejvyšší výkonovou hustotu z existujících technologií:
  • umožňuje redukovat velikost čipu – nižší cena na daný výkon,
  • menší rozměry FET umožňují větší šířku pásma, vyšší impedanci,
• GaN technologie dovoluje použít vyšší napájecí napětí, což přináší vyšší výstupní výkon a lepší účinnost,
• GaN (SiC) technologie má vyšší tepelnou vodivost oproti technologii GaAs, to je zásadní výhoda pro spolehlivou funkci a lepší účinnost.

Výhody MMIC GaN oproti GaAs MMIC

• Systém poskytne výhody v následujících faktorech: hmotnost, chlazení, vrcholný výkon, cena, citlivost, dosah.
• 28 V vs. 10 V, 2x proud (I) umožňuje 5-10 x větší výkon při stejném zisku a koeficientu účinnosti jako u GaAs.
• Zvýšení napětí GaAS 10 – 20 V na nižším I umožňuje pouze 1,5 až 2x větší výkon. GaN je více kompaktní pro stejný výkon, GaN má lepší přizpůsobení Z (impedance)  širší BW (šířka pásma).
• Testy spolehlivosti při zvýšených teplotách vykazují 10⁶ hod. životnost.
• Dosažené parametry u fy Raytheon: 1,25 mm tranzistor, 40V, 6,4W/mm, G=12dB, PAE = 60% na 10GHz.

Porovnání GaN oproti GaAs

Rozdíly mezi technologiemi GaN a GaAs z hlediska výkonových úrovní je velmi dobře vidět na obr.7 (viz Příloha 1). Teoreticky lze u GaN dosáhnout špičkového výkonu až 1000W.

Firma CREE poskytuje komerční GaN hybridní zařízení s výstupním výkonem 15 až 120W v pásmu UHF do 40 GHz. Cílem je dosažení špičkového výkonu 550W a středního výkonu 30 až 40 W s lineárním výstupem a s použitím jednostupňového obvodu FET.

V současné době – při udávaném špičkovém výkonu GaN T/R modulů až 120W a např. při původně udávaném počtu modulů u radaru GBR-P 69 až 81 tisíc^[2] je reálné docílit špičkového výkonu radaru cca 9,7 MW. Pokud by se podařilo firmě Raytheon splnit svůj cíl – dosažení špičkového výkonu 550W na modul, mohlo by dojít k navýšení špičkového výkonu radaru až na desítky MW. Díky lineární regulaci a moderního programovému vybavení může být navýšení výkonu těžko zjistitelné (např. v rámci kontrolních měření v rámci inspekce). Parametry radaru EBR určeného k zasazení na stanoviště v Brdech nejsou známy, radar je firmou Raytheon teprve vyvíjen a je velice pravděpodobné, že nová GaN technologie bude při konstrukci radaru použita. Potenciální možnost navýšení špičkového výkonu radaru je velmi znepokojivá, obzvláště když jsou parametry radaru EBR pod záminkou utajení zamlčovány. Navýšení výkonu na desítky MW by posunulo zařízení radaru do kategorie výkonného zdroje elektromagnetických impulsů. Umístění radaru v Brdech je nepřijatelné při stávajícím výkonu a tím více by bylo nepřijatelné v případě dalšího navýšení výkonové úrovně.

Nová technologie na bázi GaN (Galium-Nitrid) umožní na kmitočtu 10 GHz impulsní výkon cca od 50 W do 1 kW !

Nikdo nebude mít přístup a kontrolu, jaké moduly budou nasazeny v Brdech.

Použitá literatura:

[1] Brookner, E.: Now: Phased-array Radars: Past, Astounting Breakthroughs and Future Trends (January 2008), Microwave Journal, 1/2008. (Na článku spolupracovali pracovníci fy Raytheon).

[2] Nerad, L.: Radar XBR Brdy – Technická analýza a odhad parametrů, ATM, 9/2007, in Britské listy.