Микросхема усилителя сигнала размером с семя может улучшить космическую связь

Автор: ESA-SJM Photography

Этот крошечный усилитель сигнала размером меньше семечка клубники был создан Европейским космическим агентством, чтобы заполнить недостающее звено в современных технологиях и помочь сделать возможными будущие космические миссии по радиолокационному наблюдению и телекоммуникациям.

В будущем его можно будет использовать как для радиолокационных миссий, где слабые сигналы представляют собой эхо-сигналы радара, принимаемые прибором после того, как они отражаются от поверхности Земли и возвращаются на спутник, так и для телекоммуникационных миссий, где сигналы связи, поступающие с Земли, усиливаются спутником и отправляются обратно на Землю для широкополосного доступа или услуг вещания.

«Усилитель был разработан Отделом радиочастотного оборудования и технологий ЕКА и изготовлен из нитрида галлия на кремнии, что делает его гораздо более устойчивым к сигналам высокой входной мощности, чем предыдущие разработки. Производство чипа осуществлялось в Европейском центре полупроводников MACOM (ранее OMMIC) во Франции».

При проектировании схемы учитывались потребности предлагаемой ЕКА миссии-кандидата на роль исследователя Земли под названием Wivern, которая станет продолжением текущей миссии EarthCARE по профилированию облаков с помощью радаров, реализуемой ЕКА совместно с Японским агентством аэрокосмических исследований (JAXA).

Wivern (сокращение от «нефоскоп радара скорости ветра») обеспечит первые измерения ветра в облаках и осадках, а также предоставит профили дождя, снега и ледяной воды для улучшения прогнозов опасных погодных условий и даст новое представление о сильных штормах.

Для достижения этой цели Wivern будет использовать сигналы радара диапазона W. На практике это потребует передачи тысяч ватт мощности, и приемная цепь миссии должна будет выдерживать их утечку.

W-диапазон также обладает потенциалом для будущих спутниковых телекоммуникаций с более высокой частотой и более высокой пропускной способностью.

Дэвид добавляет: «Создание этого малошумящего усилителя было для нас захватывающим занятием, потому что, хотя такую работу обычно поручают европейской промышленности или университетам, в этом случае мы точно знали, что нам нужно, и у нас были навыки, чтобы этого достичь. Наличие этого проекта в качестве внутреннего также дало нам возможность продемонстрировать свои возможности в проектировании микросхем».

Функциональность малошумящего усилителя была проверена в VTT Millilab, внешней высокочастотной лаборатории ESA, и недавно была опубликована в IEEE Microwave and Wireless Technology Letters.

Больше информации: David Cuadrado-Calle et al, A GaN-on-Si MMIC LNA for Spaceborne Cloud Profiling Radars and W-Band Telecom Links, IEEE Microwave and Wireless Technology Letters (2024). DOI: 10.1109/LMWT.2024.3469276

Источник: European Space Agency