小型スプリアス抑圧フィルタを有する高効率X帯26W GaN MMIC HPA

摘要

小型スプリアス抑圧フィルタを有する高効率X帯26W GaN MMIC（Monolithic Microwave Integrated Circuit）HPA（High Power Amplifier）について報告する．これまでに，高出力なGaN MMIC増幅器がレーダや無線通信の分野で多く用いられてきた．一般に，HPAはトランジスタを非線形領域で動作させるため高調波を生じる．このような不要波の放射は電波法によって制限されており，定められたスプリアス規定を遵守するためにHPAとアンテナの間にスプリアス抑圧フィルタを装荷する必要がある．しかしながら，スプリアス抑圧フィルタを装荷するとモジュールのサイズが大型になり，部品点数も増え，結果としてコストが高くなってしまう．そこで，本研究ではGaN MMIC内に小型2倍波抑圧回路を集積し，外付けのスプリアス抑圧フィルタを不要にすることで送信モジュール小型·低コスト化を図った．さらに，2倍波抑圧回路を利用してFETに対する2倍波の負荷インピーダンスを最適にする出力整合回路の設計手法を提案し増幅器の高効率化を実現した．試作·評価を行った結果，X帯において出力電力26W，動作利得20dB，電力付加効率（PAE）55%，2倍波スプリアスレベル-43dBc以下という結果を得た．X帯GaN MMIC HPAにおいて出力電力，電力付加効率ともに世界トップレベルを実現し，かつ2倍波スプリアスレベルを低く抑えることができた．