SCHOTT solutions n° 2/2013 > Componentes electrónicos

Con un tamaño inferior a 1 metro cúbico, Proba-V es uno de los minisatélites de ESA que tiene encomendada una gran misión: cartografíar cada dos días la cubierta de las áreas terrestres y la vegetación completa de la Tierra. Foto: ESA

Revolución de la comu­nicación en el espacio


En el satélite ”Proba-V” se está testando una nueva tecnología de amplificación con semiconductores basada en encapsulados herméticos para altas frecuencias.


Dr. Haike Frank

Proba-V, que fue puesto en órbita en mayo de 2013, es el proyecto más reciente de una serie de misiones de la Agencia Espacial Europea (ESA). Aunque la principal función de este minisatélite es observar desde el espacio la vegetación de la Tierra, lleva también a bordo una carga útil técnica, que incluye prometedoras tecnologías europeas, que ahora pueden ser testadas en un momento muy temprano en condiciones de ingravidez. Una de ellas es la tecnología de nitruro de galio, caracterizada por sus grandes prestaciones.

El sistema de comunicaciones del satélite va equipado con un amplificador de nitruro de galio (GaN), que transmite dentro de la banda X a 8 GHz fotografías tomadas desde una altura de unos 800 km. ”El nitruro de galio es un material extraordinariamente prometedor, con el potencial de revolucionar las comunicaciones en el espacio” explica Andrew Barnes, responsable de este proyecto tecnológico en ESA. “Esperamos poder mejorar de 5 a 10 veces la potencia de la señal y la transmisión de datos y estamos a la expectativa de los resultados de este primer test práctico en el espacio”.
SCHOTT y Tesat-Spacecom han desarrollado un nuevo encapsulado hermético (imagen de la izquierda) para el amplificador de potencia de nitruro de galio del satélite Proba-V, de ESA (centro). La cartografía (derecha) incluye también el seguimiento diario de la actividad meteorológica, el control de las cosechas fallidas, la documentación de los recursos hídricos terrestres y la vigilancia del progreso continuo de los desiertos y la deforestación. Imagen de la izquierda: tesat-spacecom, Foto centro: ESA, Fuente derecha: ESA
ESA encargó por medio de la iniciativa GREAT2 (GaN Reliablity Enhancement and Technology Transfer Initiative) el desarrollo de una cadena de creación de valor de nitruro de galio de calidad espacial. “En el futuro GaN podría hacer posibles paneles solares y convertidores de tensión para satélites más eficientes, pero inicialmente el consorcio GREAT2 está enfocado hacia los sistemas de comunicaciones” señala Barnes. El amplificador MMIC (Monolithic Microwave Integrated Circuit), desarrollado por el Instituto Fraunhofer de Física de Estado Sólido Aplicada, es un primer prototipo. Este chip amplificador despliega su potencia sobre una superficie de unos pocos milímetros cuadrados y precisa para ello un diseño de encapsulado innovador, ideado por SCHOTT Electronic Packaging y Tesat-Spacecom en un proyecto conjunto. ”Nos enfrentábamos a dos retos: restringir al mínimo las pérdidas de inserción y las pérdidas por reflexión de las oscilaciones de alta frecuencia y alcanzar una elevada conductividad térmica mediante la creación de un sumidero de calor óptimo en el encapsulado”, recapitula el Dr. Thomas Zetterer, Ingeniero de Desarrollo en SCHOTT Electronic Packaging.

Gracias al innovador diseño del encapsulado de cerámicas multicapa HTCC (High Temperature Cofired Ceramics) sellado herméticamente como pasante para altas frecuencias, las oscilaciones de alta frecuencia pueden atravesar la pared del encapsulado sufriendo una atenuación muy reducida. ”Las simulaciones de ondas electromagnéticas nos han permitido determinar las geometrías y los diseños óptimos para este pasante especial, en estrecha coordinación con la tecnología de fabricación”, añade Zetterer.

La segunda propiedad importante del encapsulado es la elevada conductividad térmica de su base. Para conseguir esto, los equipos de desarrollo de SCHOTT y Tesat-Spacecom han obtenido la composición de material y la geometría exactamente adecuadas del sumidero de calor para esta aplicación.

Todavía queda desarrollar y ensayar materiales y combinaciones de materiales con una conductividad térmica incluso superior. ”El hecho de colaborar con SCHOTT nos permite obtener los innovadores encapsulados de alta conductividad térmica urgentemente necesarios para los amplificadores de nitruro de galio del futuro”, explica Eberhard Möss, Responsable de Grupo en Tesat-Spacecom. <

¿Qué es el nitruro de galio?

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