有助于衛星發射機的節能、小型、輕量化
開發出世界最高效的衛星用C波段GaN HEMT放大器

三菱電機株式會社近日消息，高頻光器件制作所已開發出達到世界最高功率附加效率的衛星用C波段GaN HEMT放大器。此次開發，將有助于因更新換代需求而發射量增加的通訊衛星上所搭載的發射機的小型、輕量化與節能化。本開發產品將于2012年內實現產業化，同時開發成果還計劃廣泛應用于有大功率、高效率需求的移動通信基站的相應放大器上。

近年來，因使用壽命到期，通訊衛星的更新換代需求不斷增加，而對于新發射通訊衛星上搭載的發射機的放大器，在要求小型、輕量化的同時，也要求其效率的不斷提升。迄今為止，用于通訊衛星的放大器的大功率行波管放大器，與固態放大器相比，有使用壽命短，體積大，重量增加等問題。采用砷化鎵(GaAs)HEMT的固態放大器，因其單一晶體管的輸出功率較小，要達到大功率，需要并聯多個放大器，但這也會因此出現效率下降的問題。為解決這些問題，人們開始在新發射的衛星上使用比GaAs具有更高飽和電子速度和擊穿電壓、高效率（功率附加效率）、可實現發射機小型、輕量化和節能效果的GaN HEMT放大器。

本公司此次在各GaN HEMT上分別構建諧波處理電路，通過精確控制各HEMT輸入端的2次諧波，開發出了適合衛星搭載用的C波段100WGaN HEMT放大器。該產品的功率附加效率為67％，達到了世界最高水平，可有助于衛星發射機的小型、輕量化和節能化。

衛星用C波段GaN HEMT放大器

主要優勢
 
1．世界上首次在GaN襯底上的各HEMT形成諧波處理電路
・世界上首次在半導體襯底的32個GaN HEMT上分別形成諧波處理電路
・通過精確地在各個GaN HEMT上反射2倍諧波(2次諧波)來改善效率
・諧波處理電路由MIM電容和螺旋電感器構成
 
2．衛星用C波段GaN HEMT放大器可實現67％的世界最高效率
・比以往產品※6提高7個百分點，達到67％的世界最高功率附加效率
・107W（50.3dBm）的大功率
 
3．小型、輕量封裝
・17.4×24.0×4.3mm的小型封裝
・7.1g，重量輕
・內置輸入和輸出阻抗匹配電路
 
HEMT在放大時產生的諧波，以及不適當的基波疊加造成了效率的低下，特別的，二次諧波是造成效率底下的因素。因此，在匹配電路中構建諧波處理電路來處理二次諧波。此次，在各個GaN HEMT上分別構建諧波處理電路，達到67％的世界最高功率附加效率。

圖1　電路結構圖(簡圖)

圖2　內部結構圖

 
圖3為本次開發的GaN HEMT放大器與以往產品的特性比較。

本次開發成果，已在2011年6月5日～10日，美國巴爾的摩上予以發表。
·截至2011年5月26日，根據本公司調查。于衛星用GaN HEMT放大器。
·Gallium Nitride：氮化鎵
·High Electron Mobility Transistor：高電子遷移率晶體管
·International Microwave Symposium for 2011：微波領域最大規模的國際學會

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