有助于衛(wèi)星發(fā)射機的節(jié)能、小型、輕量化
開發(fā)出世界最高效的衛(wèi)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(fā)出達到世界最高功率附加效率的衛(wèi)星用C波段GaN HEMT放大器。此次開發(fā)，將有助于因更新?lián)Q代需求而發(fā)射量增加的通訊衛(wèi)星上所搭載的發(fā)射機的小型、輕量化與節(jié)能化。本開發(fā)產(chǎn)品將于2012年內(nèi)實現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化，同時開發(fā)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(wèi)星的更新?lián)Q代需求不斷增加，而對于新發(fā)射通訊衛(wèi)星上搭載的發(fā)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(wèi)星的放大器的大功率行波管放大器，與固態(tài)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(tài)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(lián)多個放大器，但這也會因此出現(xiàn)效率下降的問題。為解決這些問題，人們開始在新發(fā)射的衛(wèi)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(xiàn)發(fā)射機小型、輕量化和節(jié)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(fā)出了適合衛(wèi)星搭載用的C波段100WGaN HEMT放大器。該產(chǎn)品的功率附加效率為67％，達到了世界最高水平，可有助于衛(wèi)星發(fā)射機的小型、輕量化和節(jié)能化。

衛(wèi)星用C波段GaN HEMT放大器

主要優(yōu)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(wèi)星用C波段GaN HEMT放大器可實現(xiàn)67％的世界最高效率
・比以往產(chǎn)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(nèi)置輸入和輸出阻抗匹配電路
 
HEMT在放大時產(chǎn)生的諧波，以及不適當?shù)幕ǒB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(jié)構圖(簡圖)

圖2　內(nèi)部結(jié)構圖

 
圖3為本次開發(fā)的GaN HEMT放大器與以往產(chǎn)品的特性比較。

本次開發(fā)成果，已在2011年6月5日～10日，美國巴爾的摩上予以發(fā)表。
·截至2011年5月26日，根據(jù)本公司調(diào)查。于衛(wèi)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(guī)模的國際學會

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