75nm InP HEMTによる20Gb/s4.9ps短パルス発生器の開発

摘要

In order to realize impulse radio systems that have a data rate of 10 Gb/s and beyond in sub-terahertz wave bands, a pulse generator IC (PG) was developed in 75-nm InP HEMT technology that involves cavity structure around the gate electrode for reducing parasitic capacitances, resulting in superior high-frequency and low-noise performance (g_m: 2 S/mm, f_T: 390 GHz、f_(max): 490 GHz). The PG generates extremely short pulses having a full width at half maximum (FWHM) of less than 4.9 ps at 20 Gb/s. To the best of our knowledge, the FWHM, which is undeconvolved from an oscilloscope's transition time of 3.5 ps, is a record for PGs using any semiconductor transistors and is as small as that from PGs using nonlinear transmission lines (NLTLs) with Schottky diodes. The developed IC is also applicable to various broadband systems such as measurement equipment with a bandwidth of over 100 GHz and high-resolution pulse radar.%寄生容量低減のためゲート電極周辺を空洞化したゲート長75nmのInP HEMT（g_m：2S/mm、f_T：390 GHz、f_(max)：490GHz）を用いて、伝送速度が10Gb/s超を超えるインパルス無線通信への適用を念頭に短パルス発生器ICを開発した。試作の結果、ビットレート20 Gb/s以上のランダムパルス列を生成することに成功した。生成したパルスの半値幅は4.9ps（オシロスコープのシステム誤差補償後3.4ps）と、固体電子デバイスとしてはこれまで非線形伝送線路（NLTL）でしか成し得なかった性能を確認した。今回開発した短パルス発生器は、無線通信のほか、帯域が100 GHzを越えるオシロスコープやネットワークアナライザなど計測器や、超高分解能レーダなど様々な広帯域システムにも適用可能である。