三菱电机开发出世界最高效的卫星用C波段GaN HEMT放大器

有助于卫星发射机的节能、小型、轻量化
开发出世界最高效的卫星用C波段GaN HEMT放大器

三菱电机株式会社近日消息，高频光器件制作所已开发出达到世界最高功率附加效率的卫星用C波段GaN HEMT放大器。此次开发，将有助于因更新换代需求而发射量增加的通讯卫星上所搭载的发射机的小型、轻量化与节能化。本开发产品将于2012年内实现产业化，同时开发成果还计划广泛应用于有大功率、高效率需求的移动通信基站的相应放大器上。

近年来，因使用寿命到期，通讯卫星的更新换代需求不断增加，而对于新发射通讯卫星上搭载的发射机的放大器，在要求小型、轻量化的同时，也要求其效率的不断提升。迄今为止，用于通讯卫星的放大器的大功率行波管放大器，与固态放大器相比，有使用寿命短，体积大，重量增加等问题。采用砷化镓(GaAs)HEMT的固态放大器，因其单一晶体管的输出功率较小，要达到大功率，需要并联多个放大器，但这也会因此出现效率下降的问题。为解决这些问题，人们开始在新发射的卫星上使用比GaAs具有更高饱和电子速度和击穿电压、高效率（功率附加效率）、可实现发射机小型、轻量化和节能效果的GaN HEMT放大器。

本公司此次在各GaN HEMT上分别构建谐波处理电路，通过精确控制各HEMT输入端的2次谐波，开发出了适合卫星搭载用的C波段100WGaN HEMT放大器。该产品的功率附加效率为67％，达到了世界最高水平，可有助于卫星发射机的小型、轻量化和节能化。

卫星用C波段GaN HEMT放大器

主要优势
 
1．世界上首次在GaN衬底上的各HEMT形成谐波处理电路
・世界上首次在半导体衬底的32个GaN HEMT上分别形成谐波处理电路
・通过精确地在各个GaN HEMT上反射2倍谐波(2次谐波)来改善效率
・谐波处理电路由MIM电容和螺旋电感器构成
 
2．卫星用C波段GaN HEMT放大器可实现67％的世界最高效率
・比以往产品※6提高7个百分点，达到67％的世界最高功率附加效率
・107W（50.3dBm）的大功率
 
3．小型、轻量封装
・17.4×24.0×4.3mm的小型封装
・7.1g，重量轻
・内置输入和输出阻抗匹配电路
 
HEMT在放大时产生的谐波，以及不适当的基波叠加造成了效率的低下，特别的，二次谐波是造成效率底下的因素。因此，在匹配电路中构建谐波处理电路来处理二次谐波。此次，在各个GaN HEMT上分别构建谐波处理电路，达到67％的世界最高功率附加效率。

图1　电路结构图(简图)

图2　内部结构图

 
图3为本次开发的GaN HEMT放大器与以往产品的特性比较。

本次开发成果，已在2011年6月5日～10日，美国巴尔的摩上予以发表。
·截至2011年5月26日，根据本公司调查。于卫星用GaN HEMT放大器。
·Gallium Nitride：氮化镓
·High Electron Mobility Transistor：高电子迁移率晶体管
·International Microwave Symposium for 2011：微波领域最大规模的国际学会

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