DARPA pretende aprovechar el éxito anterior en la generación de potencia de radiofrecuencia con el nuevo programa THREADS, centrado en los transistores.
Los usos militares y civiles de la potencia del radar son muy variados, y las posibilidades de sus aplicaciones se amplían casi a diario. Las tecnologías de radar avanzan constantemente, ya sea para la navegación, el control del tráfico aéreo, el seguimiento de los patrones meteorológicos, la realización de misiones de búsqueda y rescate, la cartografía del terreno o un sinfín de otras funciones.
Como sistemas de radiofrecuencia (RF), las capacidades de los radares dependen de la capacidad de detectar y comunicar a través de largas distancias, manteniendo la intensidad de la señal. Las potentes capacidades de la señal de RF amplían las comunicaciones críticas para la misión y el conocimiento de la situación, pero las tecnologías microelectrónicas que refuerzan la salida de RF, concretamente los transistores de alta densidad de potencia, deben superar limitaciones térmicas para funcionar de forma fiable y con una capacidad significativamente mayor.
Las Tecnologías para la Heat Removal in Electronics at the Device Scale (THREADS) pretenden superar los límites térmicos inherentes a las operaciones de los circuitos internos en general, y a las funciones críticas de amplificación de potencia en particular. En la actualidad, los sistemas de radiofrecuencia funcionan muy por debajo de los límites de la capacidad electrónica simplemente porque los transistores, los componentes básicos de los amplificadores de radiofrecuencia, se calientan demasiado. Con nuevos materiales y enfoques para difundir el calor que degrada el rendimiento y la vida útil de la misión, THREADS aborda los retos de la gestión térmica a nivel de transistores.
Un aspecto fundamental de este proyecto es la reducción de la resistencia térmica necesaria para disipar el calor interno sin reducir el rendimiento ni aumentar el tamaño de los transistores, lo que es fundamental para mejorar la capacidad de los radares. Para ello, los trabajos realizados en el marco de THREADS para superar los límites térmicos pueden ayudar a conseguir transistores robustos y de alta densidad de potencia que funcionen cerca de su límite electrónico fundamental, alcanzando nuevos niveles en la amplificación de la potencia de salida de RF.
«Los transistores de banda ancha, como los de nitruro de galio (GaN), se desarrollaron específicamente para mejorar la densidad de salida en los amplificadores de potencia, y el GaN proporciona una mejora de más de 5 veces en comparación con la tecnología de transistores de la generación anterior. También sabemos que es posible un aumento de la potencia de salida de un orden de magnitud más en el GaN, pero no se puede realizar en funcionamiento sostenido hoy en día debido al excesivo calor residual», dijo Thomas Kazior, el director del programa DARPA para THREADS. «Si conseguimos suavizar el problema del calor, podremos aumentar el amplificador y el alcance del radar. Si el programa tiene éxito, podemos aumentar el alcance del radar entre 2 y 3 veces».
Fte. DARPA News
