موفقیت محققان در ساخت تقویت کننده نیمه هادی با راندمان بالا

به نقل از پژوهشگاه ارتباطات و فناوری اطلاعات، رقیه کریم زاده مجری پروژه «طراحی و ساخت تقویت کننده SSPA با راندمان بالا» در خصوص این پروژه گفت: تقویت کننده های توان، مهمترین بخش مداری موجود در انواع سیستم های مخابراتی همانند تلفن های بی سیم و موبایل، تجهیزات ایستگاه زمینی، شبکه بی سیم محلی، ارتباطات نقطه به نقطه رادیویی، VSAT و ... هستند. اغلب این سیستم ها نیاز به تقویت کننده های ارزان و با قابلیت اطمینان بالا دارند.

وی گفت: تقویت کننده های نیمه هادی SSPA ‪(Solid State Power Amplifier)‬ دسته‌ای از تقویت کننده‌های توان با تکنولوژی ساخت متفاوت، هستند که می توانند نیازهای فنی مورد نیاز را برآورده کنند.

کریم زاده با اشاره به دلیل انجام تحقیقات در حوزه SSPAها خاطرنشان کرد: در حال حاضر سهولت ساخت، قیمت پایین و ایمنی استفاده به دلیل ولتاژ پایین و جریان بالا در SSPAها، موجب شده است که این تقویت کننده ها در سیستم های مخابراتی در باندهای فرکانسی X، L و C استفاده شوند و جهت دستیابی به کارایی بالاتر و همچنین مشخصات فنی مورد نیاز در فرکانس های بالاتر مورد توجه پژوهشگران قرار گیرد.

مجری پروژه تقویت کننده SSPA افزود: از طرفی، دسته دیگری از تقویت کننده ها با توان خروجی و راندمان بالا وجود دارد که به دلیل گران بودن و کاربردهای خاص، تهیه آن در بازار بین المللی، فرآیند مخصوص به خود را دارد.

وی تاکید کرد: از این رو با ظهور نسل جدید ترانزیستورهای گالیوم نیتراید ( GaN ) با بازدهی بالا در باندهای فرکانسی مختلف، امکان ساخت تقویت کننده های نیمه هادی با راندمان بالا مطرح شد. از مزایای این تقویت کننده ها می توان به ارزان بودن، سبک و کوچک بودن و دسترسی آسان و همچنین روند رو به بهبود مشخصات ترانزیستورهای توان اشاره کرد.

کریم زاده ادامه داد: با به‌کارگیری تقویت کننده های SSPA راندمان بالا در ایستگاه های زمینی، در مصرف توان صرفه جویی شده و همچنین خنک کاری سیستم بسیار آسان تر می شود.

به گفته مجری پروژه تقویت کننده ، با توجه به نیاز کشور و برنامه ریزی های کلان در ساخت سیستم های مخابراتی، نیاز به بومی سازی طراحی و ساخت SSPA با راندمان بالا وجود دارد. لذا بر اساس روند تکنولوژی ترانزیستورهای نیمه هادی تطبیق نیافته و نیاز کشور، پژوهشگاه ارتباطات و فناوری اطلاعات، طراحی و ساخت تقویت کننده های نیمه هادی با راندمان بالا را در دستور کار خود قرار داده است.

وی هدف از این فعالیت را طراحی و ساخت تقویت کننده SSPA با راندمان بالا با بکارگیری ترانزیستورهای با تکنولوژی GaN به منظور استفاده در سیستم های مخابراتی عنوان کرد و افزود: به دنبال آن هستیم تا ضمن امکان پذیر بودن ساخت در ایران، راندمان بالایی داشته و سیگنال های ناخواسته ناشی از اینترمدولاسیون و اعوجاج در سیگنال خروجی کمی داشته باشد تا بتواند گامی به سوی رفع گلوگاه تقویت‌کننده توان در پروژه ‌های کشور باشد؛ در همین راستا تقویت کننده ای در پژوهشگاه ساخته شد.

کریم زاده اضافه کرد: تقویت کننده SSPA ساخته شده، با بکارگیری ترانزیستورهای GaN تطبیق نیافته دارای توان خروجی ۵۰ وات و راندمان حدود ۴۰ درصد است. همچنین به منظور خنک سازی ترانزیستورها و عملکرد مناسب SSPA، هیت سینک و فن مناسب تعبیه شده است که امکان استفاده از هیت پایپ برای خنک سازی آن نیز وجود دارد. این تکنولوژی قابل استفاده برای فرستنده های پخش همگانی، ایستگاه های زمینی و ... است.

این طرح در هشتمین جشنواره فاوا موفق به اخذ جایزه شد.