通信衛星と飛行アンテナ プラットフォームは、第 5 世代および第 6 世代 (5G、6G) のグローバル モバイル ネットワークの包括的かつ回復力のある運用に貢献できます。ただし、この目的のためにミリ波 (mmW) 周波数スペクトルの大部分を再割り当てする必要があるため、Ka- (27 〜 31 GHz)、Q- (37.5 GHz) での衛星通信には、より強力な無線周波数技術が必要です。42.5 GHz）および W バンド（71 ～ 76 GHz）。

これら周波数帯域モバイル衛星インターネット (SatCom on the Move、SOTM) だけでなく、フィーダー リンクや衛星間リンク (ISL) の電力効率も向上します。必要な技術を開発するために、プロジェクトMagellan「GEO および LEO アクティブ アンテナ アプリケーション用の高効率ミリ波 GaN トランジスタ ハイパワー アンプ」は 2024 年に発売されました。

マゼランでは、フラウンホーファー応用固体物理学研究所 IAF が欧州宇宙機関 (ESA) に代わって、ワイドバンドギャップ化合物半導体に基づく高効率衛星通信用の高電子移動度トランジスタ (HEMT) と増幅回路の開発に取り組んでいます。窒化ガリウム（GaN）。

これらは、地球低軌道 (LEO、地表上 200 ～ 2,000 km) と静止地球軌道 (GEO、赤道上 35,786 km) の両方で動作することを目的としています。マゼランのその他のプロジェクト パートナーは、United Monolithic Semiconductors GmbH および TESAT-Spacecom GmbH & Co. KG です。このプロジェクトは 2024 年から 2027 年まで実施されます。

優れた効率と直線性を備えた GaN ベースの HEMT と高出力アンプ MMIC

「我々は、現在の最先端技術と比較して大幅に高い効率を達成するGaN技術を開発したいと考えています。これを実現するには、トランジスタのゲート長を100nm未満のサイズに縮小する必要があります。」と博士は要約しています。フィリップ・デーリング氏、フラウンホーファーIAFのマゼランプロジェクトコーディネーター。

ただし、構造サイズが非常に小さいと破壊的な短チャネル効果が引き起こされ、コンポーネントの信頼性と性能に悪影響を及ぼします。

したがって、研究チームは、140 GHzを超えるカットオフ周波数を備えた新しいテクノロジーノードに焦点を当てています。この GaN07 技術を開発することで、研究者らは短チャネル効果のほとんどを回避しながら、コンポーネントのプロジェクト要件を満たすことができます。

プロジェクトの 2 番目の包括的な目標は、新しく開発された GaN HEMT を使用して、Ka バンド、Q バンド、および W バンドのソリッドステート電力増幅器 (SSPA) 用のモノリシック マイクロ波集積回路 (MMIC) を実現することです。

SSPA は、コンパクトさ、堅牢性、低コストが特徴です。また、GaN07 HEMT を使用して製造された SSPA は、現在入手可能なハードウェアよりも効率が高く、線形性が高く、宇宙線に対する耐性も優れている必要があります。この全体的なパッケージにより、GaN07 SSPA は宇宙でのアプリケーションにとって非常に魅力的になります。

技術開発から産業化まで

フラウンホーファー IAF がマゼラン プロジェクトを調整しています。同研究所はまた、その広範な研究インフラを活用して新しいGaN07を開発しています。テクノロジー、それに基づいて HEMT と MMIC を実装し、製造されたハードウェアの特性評価と評価を行います。

パートナーである TESAT と UMS は、衛星通信における MMIC の応用とコンポーネントの商品化に関する専門知識を提供しています。目的は、半導体開発から宇宙応用までのヨーロッパのバリューチェーンを可能にすることです。

提供元フラウンホーファー応用物性物理研究所