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美国太空部队用狼速的功率放大器加速建立“太空围栏”

2020年3月31日通过加里Elinoff

美国太空部队花费数百万美元防止宇宙飞船在地球日益拥挤的轨道上碰撞。由Wolfspeed的功率放大器提供动力的太空围栏,旨在改变这一现状。

2020年3月27日,美国太空部队(USSF)官员表示宣布了“空间围栏雷达系统的初步作战能力和作战验收”。基于s波段(2 GHz ~ 4 GHz)的雷达太空护栏是一种陆基系统,将增强美国sf跟踪近地轨道和地球同步轨道目标的能力。它以网络为中心的定位使其能够容易地与现有的空间监视网络集成。

太空护栏信息图

信息图的需要空间围栏及其范围。图片由洛克希德·马丁公司

“太空围栏”的目的是跟踪和记录在地球上方日益拥挤的空间中移动的物体;这可能包括运行中的卫星、报废的卫星、空间碰撞留下的碎片,以及运载火箭的剩余部分。这些物体以每小时1.5万英里的速度飞行,可以摧毁现役卫星,甚至将国际空间站置于危险之中。

美国sf对Wolfspeed的扩音器表示赞同

Wolfspeed公司为洛克希德·马丁公司提供了氮化镓(GaN)高功率放大器(HPA)。根据洛克希德·马丁任务系统和培训公司先进系统副总裁Steve Bruce的说法,该项目依赖于此。

“GaN hpa为像Space Fence这样的有源相控阵雷达系统提供了显著的优势,包括更高的功率密度,更高的效率,以及比以前技术显著提高的可靠性,”他说。

由于项目的保密性质,我们不能确切地知道Wolfspeed广泛的投资组合中的哪些产品将被使用。但是Wolfspeed确实提供了一个产品页面突出了一些氮化镓在SiC(碳化硅)组件为卫星通信设计

CMPA1D1E080F

Wolfspeed的ku波段GaN MMIC功率放大器之一,CMPA1D1E080F。美国sf没有指定使用哪一种wolfspeed HPAs空间围栏。图片由Wolfspeed

无需钻研量子力学,GaN及其姊妹技术SiC都可以处理比硅基半导体更高的功率、更高的电压和更高的频率。与硅相比,氮化镓半导体具有更高的功率密度、更高的效率以及更好的耐高温性能。

Wolfspeed介绍了氮化镓在SiC和硅衬底上的优点。GaN对SiC的优点首先是它的导热系数是硅上GaN的三倍。越容易散热,设备就越有弹性。另一个优点是每个晶圆片上的缺陷更少,从而提高生产效率。这已经不是秘密了,为什么这项技术在设计太空围栏时对美国sf有吸引力。

数字波束形成,提高系统灵活性

空间围栏的系统结构基于数字波束形成,提供了巨大的操作灵活性。这使得Space Fence能够以电子方式在高度感兴趣的对象周围构建一个“微围栏”,并将系统资源专门集中在该对象上。

一个microfence

一种围绕太空物体建造的微型围栏。截图使用洛克希德·马丁公司

最初的选址将在南太平洋的夸贾林环礁。每个位置都有紧密相连但分开的接收和发射天线。传输和接收线路可更换单元(LRU)可以被换出,即使该位置继续工作。

夸贾林环礁上的太空围栏

夸贾林环礁上的太空围栏。图片由洛克希德·马丁公司

该系统的一切都强调最小的人力需求、经济和低维护操作。着眼于未来,USSF表示该系统是完全可扩展的。


如果你从事雷达技术,硅上的氮化镓和碳化硅上的氮化镓在你的经验中是怎样叠加的?请在下面的评论中分享你的想法。