Dieser winzige Signalverstärker, der kleiner als ein Erdbeerkern ist, wurde von der European Space Agency (ESA) hergestellt, um eine Lücke in der derzeitigen Technologie zu schließen und dazu beizutragen, dass künftige Radarbeobachtungs- und Telekommunikationsmissionen im Weltraum möglich sind.
„Dieser integrierte Schaltkreis ist ein rauscharmer Verstärker mit einer Größe von nur 1,8 x 0,9 mm“, erklärt ESA-Mikrowelleningenieur David Cuadrado-Calle. „Der rauscharme Verstärker ist auf dem neuesten Stand der Technik und hat die Aufgabe, sehr schwache Signale auf ein brauchbares Niveau zu bringen.“
Er könnte in Zukunft sowohl für radargestützte Missionen - bei denen die schwachen Signale die Radarechos sind, die vom Instrument empfangen werden, nachdem sie von der Erdoberfläche abprallen und zum Satelliten zurückkehren – als auch für Telekommunikationsmissionen eingesetzt werden, bei denen die von der Erde kommenden Kommunikationssignale vom Satelliten verstärkt und für Breitbandzugänge oder Rundfunkdienste zur Erde zurückgeschickt werden.
Robustes Chipdesign
„Der Verstärker wurde von der Abteilung für Hochfrequenzausrüstung und -technologie der ESA entwickelt und aus Galliumnitrid auf Silizium hergestellt, was ihn wesentlich robuster gegenüber Signalen mit hoher Eingangsleistung macht als frühere Konstruktionen. Die Herstellung des Chips erfolgte im Europäischen Halbleiterzentrum von MACOM (ehemals OMMIC) in Frankreich.“ Ausschlaggebend für die Entwicklung des Schaltkreises waren die Anforderungen einer vorgeschlagenen ESA-Mission, eines Earth Explorer-Kandidaten namens Wivern, der auf die derzeitige radargestützte Wolkenprofilierungsmission EarthCARE folgen soll, die von der ESA gemeinsam mit der Japan Aerospace Exploration Agency (JAXA) durchgeführt wird.
Wivern – die Abkürzung steht für Windgeschwindigkeits-Radar-Nephoskop – würde die ersten Messungen des Windes innerhalb von Wolken und Niederschlägen liefern und gleichzeitig Profile von Regen, Schnee und Eiswasser erstellen, um die Vorhersage von gefährlichem Wetter zu verbessern und neue Erkenntnisse über schwere Stürme zu gewinnen. Um dies zu erreichen, würde Wivern W-Band-Radarsignale verwenden. In der Praxis würde dies bedeuten, dass Tausende von Watt an Leistung übertragen werden müssten, und die Empfangskette der Mission müsste deren Abstrahlung standhalten. Das W-Band bietet auch Potenzial für künftige Satellitenkommunikation mit höheren Frequenzen und größerer Bandbreite.
David fügt hinzu: „Die Herstellung dieses rauscharmen Verstärkers war für uns eine aufregende Aufgabe, denn während solche Arbeiten normalerweise an die europäische Industrie oder an Universitäten vergeben werden, wussten wir in diesem Fall genau, was wir brauchten, und wir hatten die Fähigkeiten, es zu erreichen. Die Tatsache, dass es sich um ein internes Projekt handelte, gab uns außerdem die Möglichkeit, unsere Muskeln beim Chipdesign spielen zu lassen.“
