JP2007035898A

JP2007035898A - Ｕｗｂ送信機

Info

Publication number: JP2007035898A
Application number: JP2005216694A
Authority: JP
Inventors: Kenji Shiojima; 謙次塩島; Takashi Makimura; 隆司牧村; Tetsuya Suemitsu; 哲也末光; Naoteru Shigekawa; 直輝重川; Toshihiko Kosugi; 敏彦小杉
Original assignee: Nippon Telegraph and Telephone Corp
Current assignee: Nippon Telegraph and Telephone Corp
Priority date: 2005-07-27
Filing date: 2005-07-27
Publication date: 2007-02-08

Abstract

【課題】パワーアンプを不要とし、システム構成を簡素化したＵＷＢ送信機を提供する。
【解決手段】出力すべき信号系列のインパルス列により搬送波信号を変調するミキサーとして、高出力の変調信号をドレイン電極から出力可能なＡｌＧａＮ／ＧａＮデュアルゲートのＨＥＭＴミキサー素子１０を用い、ドレイン電極からの前記変調信号により直接アンテナを駆動してＲＦ信号として放射する。ＨＥＭＴミキサー素子１０は、ＳｉＣ基板１、ＧａＮ層２、スペーサのＡｌＧａＮ層３、キャリア供給源となるｎドープしたＡｌＧａＮ層４、キャップのＡｌＧａＮ層５、ソース側およびドレイン側のＴｉ／Ａｌオーミック電極６ａ，６ｂ、ソース側およびドレイン側のＮｉ／Ａｕゲート電極８ａ，８ｂ、ＳｉＮ表面保護膜７からなる。ソース側およびドレイン側のＮｉ／Ａｕゲート電極８ａ，８ｂは、いずれも、ゲート長０．７μｍ、ゲート幅３００μｍである。
【選択図】図１

Description

本発明は、ＵＷＢ（ＵｌｔｒａＷｉｄｅＢａｎｄ:超広帯域）送信機に関し、特に、高出力変調器を用いることにより、構成を簡素化したＵＷＢ送信機に関するものである。

従来の無線通信システムにおける送信機(ＣＷ：ＣｏｎｔｉｎｕｏｕｓＷａｖｅ連続波)の構成を、図５に示している。このような通常の無線通信システムにおける従来の送信機では、出力すべき信号を示す信号波（通常は、中間周波数ＩＦ：ＩｎｔｅｒｍｅｄｉａｔｅＦｒｅｑｕｅｎｃｙの信号すなわち中間周波数（ＩＦ）信号２１Ａ）を搬送波周波数（局部発振周波数ＬＯ：ＬｏｃａｌＯｓｃｉｌｌａｔｏｒＦｒｅｑｕｎｅｃｙ）の搬送波（ＬＯ）信号２２Ａに変調して、パワーアンプ（ＰＡ）３２Ａで大出力信号に増幅した後、変調後の高周波（ＲＦ：ＲａｄｉｏＦｒｅｑｕｎｅｃｙ）信号２３Ａとして、アンテナ３３Ａから放射する。中間周波数（ＩＦ）信号２１Ａの搬送波（ＬＯ）信号２２Ａへの変調には、ミキサー３１Ａが用いられ、比較的低い電力（通常、数ｄＢｍ程度の電力レベル）の変調信号を出力する。

変調されたＬＯ信号は、パワーアンプ３２Ａにて所望の出力（用途により、幅広いが、通常は、数ワット〜１千ワット）まで増幅された後、アンテナ３３Ａから放射される。すなわち、ミキサー３１Ａでは、変調動作に主体が置かれ、あまり大きな出力は出力しないで、後段に配置したパワーアンプ３２Ａで大幅に増幅するという構成として、互いの役割が分担されている。

一方、近年、非特許文献１に示すように、図６のようなＵＷＢ（ＵｌｔｒａＷｉｄｅＢａｎｄ）通信方式が提案されて、活発に開発が進められている。図６は、ＵＷＢ通信方式における従来の送信機の構成を示すブロック図である。図６における送信機の構成は、図５に示す従来の無線通信方式の場合と同じく、ミキサー３１Ｂでインパルス列２１Ｂにより搬送波（ＬＯ）信号２２Ｂを変調し、パワーアンプ（ＰＡ）３２Ｂで増幅を行い、アンテナ３３Ｂから放射するようにしている。

従来の無線通信方式では、大出力の連続波（ＣＷ：ＣｏｎｔｉｎｕｏｕｓＷａｖｅ）の信号を出力する。一方、ＵＷＢ通信方式では、搬送波（ＬＯ）信号２２Ｂをｎｓｅｃオーダー以下のインパルス列２１Ｂでミキサー３１Ｂにて変調することにより、数ＧＨｚの広帯域の帯域を有する変調信号を出力する。しかし、従来のＵＷＢ通信方式の送信機では、パワーアンプ（ＰＡ）３２Ｂにて変調信号を増幅するものの、アンテナ３３Ｂから放射される高周波（ＲＦ）信号２３Ｂの電力レベルとしては、低い出力電力レベル（−４１．３ｄＢｍ／ＭＨｚ程度）に抑えて出力せざるを得ない状況にある。

また、このＵＷＢ通信方式の場合、帯域が非常に広いため、搬送波にマイクロ波からミリ波帯までの高い周波数が用いられようとしている。ここで、ＵＷＢ通信方式の従来の送信機は、搬送波が１０ＧＨｚ以下の場合には、Ｓｉデバイスが、１０ＧＨｚ以上の場合には、化合物半導体デバイスが用いられている。しかし、いずれのデバイスも絶縁破壊電圧レベルがあまり高くない。このため、前述のように、低い出力電力（−４１．３ｄＢｍ／ＭＨｚ程度）で出力するように構成されている。一方、ＵＷＢ通信方式の送信機は、移動体（例えば、車両や船舶など）に搭載するレーダーの用途にも用いられる可能性を有しており、システム構成のより一層の簡素化も望まれている。
近藤ら、「準ミリ波帯広帯域インパルスレーダの開発」、電子情報通信学会２００４年基礎・境界ソサイエティ大会論文集ＡＳ−４−２、２００４年９月２３日発表、ｐ．Ｓ−３０〜Ｓ−３１Ｋ．Ｓｈｉｏｊｉｍａｅｔａ１，「ＨｉｇｈｐｏｗｅｒＡｌＧａＮ／ＧａＮｄｕａｌ−ｇａｔｅｅｌｅｃｔｒｏｎｍｏｂｉｌｉｔｙｔｒａｎｓｉｓｔｏｒｍｉｘｅｒｓｏｎＳｉＣｓｕｂｓｔｒａｔｅｓ」，ＥｌｅｃｔｒｏｎｉｃｓＬｅｔｔｅｒｓ，Ｖｏｌ．４０，Ｎｏ．１２，ｐ．７７５−７７６（２００４）

前述のように、従来のＵＷＢ通信方式では、高出力の送信機の作製には、複雑な構成を必要としていたため、システム構成の簡素化が難しいという問題があり、例えば、移動体等（例えば、車両や船舶など）のように機械的な振動が大きいなど、過酷な環境下で使用するレーダー等の用途には、容易には適用することはできなかった。

しかしながら、近年、従来の半導体よりも絶縁破壊電圧レベルが一桁大きく、かつ、機械的な振動にも強く、かつ、高温でも動作可能なワイドギャップ半導体の研究開発が進み、前述の非特許文献２のＫ．Ｓｈｉｏｊｉｍａｅｔａ１，「ＨｉｇｈｐｏｗｅｒＡｌＧａＮ／ＧａＮｄｕａｌ−ｇａｔｅｅｌｅｃｔｒｏｎｍｏｂｉｌｉｔｙｔｒａｎｓｉｓｔｏｒｍｉｘｅｒｓｏｎＳｉＣｓｕｂｓｔｒａｔｅｓ」，ＥｌｅｃｔｒｏｎｉｃｓＬｅｔｔｅｒｓ，Ｖｏｌ．４０，Ｎｏ．１２，ｐ．７７５−７７６（２００４）にも記載されているように、ＨＥＭＴ（ＨｉｇｈＥｌｅｃｔｒｏｎＭｏｂｉｌｉｔｙＴｒａｎｓｉｓｔｏｒ：高電子移動度トランジスタ）素子など、過酷な環境下でも動作可能な高出力電子デバイスの作製が可能となってきている。

本発明の目的は、かかるワイドギャップ半導体としてＨＥＭＴを用いた高出力のミキサー（変調器）を構成することにより、パワーアンプ（ＰＡ）を不要とし、システム構成を簡素化したＵＷＢ送信機を提供することにある。

本発明は、前述の課題を解決するために、以下のごとき各技術手段から構成されている。

第１の技術手段は、ＵＷＢ（ＵｌｔｒａＷｉｄｅＢａｎｄ）通信用として用いられるＵＷＢ送信機において、出力すべき信号系列のインパルス列により搬送波信号を変調するミキサーとして、前記インパルス列と前記搬送波信号とをそれぞれゲート信号として入力するデュアルゲートを備え、高出力の変調信号をドレイン電極から出力することが可能なＡｌＧａＮ／ＧａＮデュアルゲートＨＥＭＴ（ＨｉｇｈＥｌｅｃｔｒｏｎＭｏｂｉｌｉｔｙＴｒａｎｓｉｓｔｏｒ：高電子移動度トランジスタ）素子を用いていることを特徴とする。

第２の技術手段は、さらに、前記ミキサーとして用いられるＡｌＧａＮ／ＧａＮデュアルゲートＨＥＭＴ素子のドレイン電極をアンテナに直接接続して、前記ミキサーからの前記変調信号によって前記アンテナを直接駆動することを特徴とする。

第３の技術手段は、さらに、前記ミキサーとして用いられるＡｌＧａＮ／ＧａＮデュアルゲートＨＥＭＴ素子は、ＳｉＣ基板上にＧａＮ層を形成した後、複数のＡｌＧａＮ層として、スペーサとなるＡｌＧａＮ層、キャリア供給源となるｎ型ＡｌＧａＮ層、キャップのＡｌＧａＮ層を順次形成し、さらに、前記キャップのＡｌＧａＮ層の上にソース側およびドレイン側のＴｉ／Ａｌオーミック電極をそれぞれ形成した後、ＳｉＮ表面保護膜を堆積し、しかる後、該ＳｉＮ表面保護膜の一部をドライエッチングしたエッチング箇所にソース側およびドレイン側のＮｉ／Ａｕゲート電極をそれぞれ形成することを特徴とする。

第４の技術手段は、さらに、ゲート信号として、ソース側の前記Ｎｉ／Ａｕゲート電極に入力される前記搬送波信号を、ソース側の前記Ｎｉ／Ａｕゲート電極で形成されるＦＥＴ（ＦｉｅｌｄＥｆｆｅｃｔＴｒａｎｓｉｓｔｏｒ）のチャネルが常に通電状態になるようなＤＣバイアスを重畳して入力し、一方、ドレイン側の前記Ｎｉ／Ａｕゲート電極に入力される前記インパルス列を、ドレイン側の前記Ｎｉ／Ａｕゲート電極で形成されるＦＥＴのチャネルが前記インパルス列の正のパルスが印加されたときにのみ通電するようなＤＣバイアスを重畳して入力することを特徴とする。

本発明のＵＷＢ送信機によれば、インパルス列により搬送波（ＬＯ）信号を変調するミキサーとして、高出力の変調信号が得られるＡｌＧａＮ／ＧａＮデュアルゲートＨＥＭＴ素子を採用しているので、ミキサーからの変調信号により直接アンテナを駆動することが可能な送信機を構成することができ、該変調信号を増幅するためのパワーアンプを不要とし、送信機の構成を簡素化することができる。もって、例えば、車両や船舶などの移動体に搭載するレーダーとしての適用も可能となる。

以下に、本発明によるＵＷＢ高出力変調送信機の最良の実施形態についてその一例を、図面を参照しながら詳細に説明する。

まず、本発明のＵＷＢ送信機を構成するミキサーとして適用するＨＥＭＴ（ＨｉｇｈＥｌｅｃｔｒｏｎＭｏｂｉｌｉｔｙＴｒａｎｓｉｓｔｏｒ：高電子移動度トランジスタ）ミキサー素子の構造の一例について説明する。図１は、本発明によるＵＷＢ送信機を構成するＨＥＭＴミキサー素子の構造の一例を示す断面図である。

図１に示すＨＥＭＴミキサー素子１０は、ＵＷＢ応用のパルス変調用として用いるＨＥＭＴミキサーを得るために、ＣＷ（ＣｏｎｔｉｎｕｏｕｓＷａｖｅ：連続波）の搬送波（ＬＯ：ＬｏｃａｌＯｓｃｉｌｌａｔｏｒ）信号と出力すべき信号系列からなるインパルス列とをゲート信号としてそれぞれ入力するデュアルゲート構造とするとともに、ＳｉＣ基板（ＳｉＣｓｕｂｓｔｒａｔｅ）１上にＧａＮ層２と複数のＡｌＧａＮ層３，４，５とを形成した変調ドープＨＥＭＴ構造を有している。

すなわち、図１に示すＨＥＭＴミキサー素子１０は、ＳｉＣ基板(ＳｉＣｓｕｂ．)１上に、ＭＯＣＶＤ（Ｍｅｔａｌ−ＯｒｇａｎｉｃＣｈｅｍｉｃａｌＶａｐｏｒＤｅｐｏｓｉｔｉｏｎｍｅｔｈｏｄ：有機金属気相成長法）によって、非ドープのＧａＮ層すなわちｕｎｄｏｐｅｄＧａＮ層２を形成した後、複数のＡｌＧａＮ層として、スペーサとなる非ドープのＡｌＧａＮ層すなわちｕｎｄｏｐｅｄＡｌＧａＮ層３、キャリア供給源となるシリコンドープしたｎ型のＡｌＧａＮ層すなわちｎ−ＡｌＧａＮｂａｒｒｉｅｒ層４、キャップ（ｃａｐ）となる非ドープのＡｌＧａＮ層すなわちｕｎｄｏｐｅｄＡｌＧａＮ層５とを順次形成している。

ここで、複数のＡｌＧａＮ層となるｕｎｄｏｐｅｄＡｌＧａＮ層３、ｎ−ＡｌＧａＮｂａｒｒｉｅｒ層４、ｕｎｄｏｐｅｄＡｌＧａＮ層５の各層厚は、たとえば２：３：１の固定比率として、合計層厚は２６ｎｍであり、Ａｌの組成は２５％である。また、ｕｎｄｏｐｅｄＧａＮ層２の層厚は、たとえば２．６μｍである。

さらに、ＨＥＭＴプロセスとして、メサエッチングを施した後、ｕｎｄｏｐｅｄＡｌＧａＮ層５上に、ソース側Ｔｉ／Ａｌオーミック電極６ａとドレイン側Ｔｉ／Ａｌオーミック電極６ｂとをそれぞれ形成し、さらに、ＳｉＮ表面保護膜７を堆積し、しかる後、ＳｉＮ表面保護膜７の一部をドライエッチングして、そのエッチング箇所にソース側Ｎｉ／Ａｕゲート電極８ａ（以下、Ｇ１ゲート電極８ａと称する）とドレイン側Ｎｉ／Ａｕゲート電極８ｂ（以下、Ｇ２ゲート電極８ｂと称する）とをそれぞれ形成した。

なお、Ｇ１ゲート電極８ａ、Ｇ２ゲート電極８ｂは、ともに、ゲート長が０．７μｍであり、ゲート幅は３００μｍである。また、Ｇ１ゲート電極８ａとＧ２ゲート電極８ｂとの間隔は０．５μｍ離し、ソース側オーミックＴｉ／Ａｌ電極６ａとＧ１ゲート電極８ａとの間隔は０．５μｍ、ドレイン側Ｔｉ／Ａｌオーミック電極６ｂとＧ２ゲート電極８ｂとの間隔は１．０μｍ離して形成している。

後述するように、Ｇ２ゲート電極８ｂには出力すべき信号系列からなるｎｓｅｃオーダーのインパルス列を印加し、Ｇ１ゲート電極８ａには連続波（ＣＷ）からなる搬送波（ＬＯ）信号を印加することにより、Ｇ２ゲート電極８ｂに印加されたインパルス列によりＣＭ搬送波（ＬＯ）信号が変調されて、ドレイン側Ｔｉ／Ａｌオーミック電極６ｂからＵＷＢ(超広帯域)の高出力ＲＦ信号を出力することができる。

（測定実験例）
次に、本発明によるＵＷＢ送信機に適用する図１のＡｌＧａＮ／ＧａＮデュアルゲートのＨＥＭＴミキサー素子１０の実験結果について、その一実施例を説明する。すなわち、図１に示すごときＡｌＧａＮ／ＧａＮデュアルゲートＨＥＭＴ構造からなるＨＥＭＴミキサー素子１０を作製して、ＵＷＢ応用パルス変調実験を行った結果について説明する。図２は、本発明によるＵＳＢ送信機に適用するＨＥＭＴミキサー素子１０のパルス変調実験を行った際の測定系構成の一例を示すブロック図である。

図２の測定系構成において、ＨＥＭＴミキサー素子１０のＧ１ゲート電極８ａには、パワーＰ_ＬＯ＝１７ｄＢｍ、発振周波数ｆ_ＬＯ＝４ＧＨｚの搬送波（ＬＯ）信号を発振するＬＯ発振器１１を接続し、ＨＥＭＴミキサー素子１０のＧ２ゲート電極８ｂには、ピーク電圧Ｖ_ｐ−ｐ＝３．３Ｖ、繰り返し周波数ｆ＝６２．５ＭＨｚの矩形波からパルス幅Ｐ_ｗ＝０．５ｎｓ、繰り返し周期Ｔ＝１６ｎｓのインパルス列を生成するハイパスフィルター（Ｈ．Ｐ．Ｆ．）１２を接続して、ＨＥＭＴミキサー素子１０のドレイン側Ｔｉ／Ａｌオーミック電極６ｂから出力される信号波形を観測する。

ここで、ＬＯ発振器１１から発振周波数ｆ_ＬＯ＝４ＧＨｚで連続波（ＣＷ）として出力される搬送波（ＬＯ）信号は、Ｇ１ゲート電極８ａに入力する際に、Ｇ１ゲート電極８ａで形成されるＦＥＴ（ＦｉｅｌｄＥｆｆｅｃｔＴｒａｎｓｉｓｔｏｒ）が常に動作状態になるように、すなわち、このＦＥＴのチャネルが常に通電状態になるように、Ｇ１ゲート電極８ａの閾値以上の電圧を与えるＤＣバイアスＶ_Ｇ１＝−０．８Ｖが重畳されている。

一方、ハイパスフィルター１２からパルス幅Ｐ_ｗ＝０．５ｎｓ、繰り返し周期Ｔ＝１６ｎｓで出力されるインパルス列は、Ｇ２ゲート電極８ｂで形成されるＦＥＴのゲート電圧の閾値Ｖ_ＴＨよりもやや低いＤＣバイアスＶ_Ｇ２＝−３．４Ｖを重畳して入力することにより、インパルス列として正のパルスが印加されたときのみ、Ｇ２ゲート電極８ｂが開いて、チャネルが通電するように設定されている。なお、ＨＥＭＴミキサー素子１０のドレイン電圧Ｖ_ＤＳ＝１５Ｖで実験を行っている。

（測定実験結果）
次に、図２に示す測定系構成において観測された、図１のＡｌＧａＮ／ＧａＮデュアルゲートからなるＨＥＭＴミキサー素子１０の実験結果について説明する。

図３は、本発明によるＵＳＢ送信機に適用するＨＥＭＴミキサー素子１０のドレイン電極から出力される出力信号波形の観察結果を示す波形図であり、図１のＨＥＭＴミキサー素子１０のドレイン側Ｔｉ／Ａｌオーミック電極６ｂから出力された出力信号波形を示している。図３の波形図は、Ｇ２ゲート電極８ｂにインパルス列として印加された１個の正のパルスに応じてドレイン側Ｔｉ／Ａｌオーミック電極６ｂから出力された出力信号波形を示しており、横軸が出力信号の経過時間（ｎｓ）を示し、縦軸が出力信号の振幅の電圧値（Ｖ）を示している。

また、図３において、「■」印でポイントしている信号波形は、Ｇ１ゲート電極８ａにＬＯ発振器１１からの搬送波（ＬＯ）信号が印加されていない場合の出力信号波形を示し、「○」印でポイントしている信号波形は、Ｇ１ゲート電極８ａにＬＯ発振器１１からの搬送波（ＬＯ）信号が印加されている場合の出力信号波形を示している。

図３の「■」印の波形に示すように、搬送波（ＬＯ）信号を印加していない場合は、Ｇ２ゲート電極８ｂにインパルス列として印加された正のパルス波形をそのまま反転させた波形が出力信号波形として観測され、出力信号波形に大きな歪は見られなく、Ｇ２ゲート電極８ｂにインパルス列として印加したパルス波形が忠実に反転して出力されることが確認された。

一方、図３の「○」印の波形に示すように、発振周波数ｆ_ＬＯ＝４ＧＨｚ、パワーＰ_ＬＯ＝１７ｄＢｍの搬送波（ＬＯ）信号を印加した場合、Ｇ２ゲート電極８ｂにインパルス列として印加された正のパルス波形により変調された４ＧＨｚのパルス変調信号が出力信号波形として観測された。

また、この場合、図３の「○」印に示すように、出力信号波形の最大振幅として、３Ｖ以上の高出力の信号波形が得られることが確認された。さらに、出力信号波形の包絡線は、Ｇ２ゲート電極８ｂにインパルス列として印加された正のパルス波形をそのまま反転させたパルス波形とほぼ等しく、良好な応答が得られていることを確認することができた。

かくのごとく、図１に示すＨＥＭＴミキサー素子１０は、出力すべき信号系列であるインパルス列によって連続波（ＣＷ）の搬送波（ＬＯ）信号を変調した、高出力のパルス変調信号を、ドレイン側Ｔｉ／Ａｌオーミック電極６ｂから出力することができるので、図４に示すように、パワーアンプＰＡを経由せずに、高出力ミキサーを構成するＨＥＭＴミキサー素子１０のドレイン側Ｔｉ／Ａｌオーミック電極６ｂを直接アンテナ端子に接続することが可能になる。ここに、図４は、本発明によるＵＷＢ通信方式における送信機の構成の一例を示すブロック図であり、ミキサーとして高出力の変調出力信号が得られるＨＥＭＴミキサー素子１０を用いて構成する場合の一例を示している。

図４に示すように、高出力ミキサー３１として前述したＨＥＭＴミキサー素子１０を用いることにより、搬送波（ＬＯ）信号２２をｎｓｅｃオーダー以下のインパルス列２１で高出力ミキサー３１にて変調し、数ＧＨｚの広帯域の帯域を有する高い出力電力の変調信号を出力し、高周波（ＲＦ）信号２３として、アンテナ３３を直接駆動して放射することができる。したがって、従来のＵＷＢ通信方式における送信機のように、ミキサーからの変調信号を、パワーアンプにより増幅する必要がなく、直接アンテナ３３を駆動することができるので、送信機のシステム構成を簡素化することができ、移動体（例えば、車両や船舶など）に搭載するレーダーの用途にも広く適用することが可能になる。

本発明によるＵＷＢ送信機を構成するＨＥＭＴミキサー素子の構造の一例を示す断面図である。本発明によるＵＳＢ送信機に適用するＨＥＭＴミキサー素子のパルス変調実験を行った際の測定系構成の一例を示すブロック図である。本発明によるＵＳＢ送信機に適用するＨＥＭＴミキサー素子のドレイン電極から出力された出力信号波形の観察結果を示す波形図である。本発明によるＵＷＢ通信方式における送信機の構成の一例を示すブロック図である。従来の無線通信システムにおける送信機の構成を示すブロック図である。ＵＷＢ通信方式における従来の送信機の構成を示すブロック図である。

符号の説明

１…ＳｉＣ基板(ＳｉＣｓｕｂ．)、２…ｕｎｄｏｐｅｄＧａＮ層、３…ｕｎｄｏｐｅｄＡｌＧａＮ、４…ｎ−ＡｌＧａＮｂａｒｒｉｅｒ層、５…ｕｎｄｏｐｅｄＡｌＧａＮ層、６ａ…ソース側Ｔｉ／Ａｌオーミック電極、６ｂ…ドレイン側Ｔｉ／Ａｌオーミック電極、７…ＳｉＮ表面保護膜、８ａ…ソース側Ｎｉ／Ａｕゲート電極（Ｇ１ゲート電極）、８ｂ…ドレイン側Ｎｉ／Ａｕゲート電極（Ｇ２ゲート電極）、１０…ＨＥＭＴミキサー素子、１１…ＬＯ発振器、１２…ハイパスフィルター（Ｈ．Ｐ．Ｆ．）、２１…インパルス列、２１Ａ…中間周波数（ＩＦ）信号、２１Ｂ…インパルス列、２２，２２Ａ，２２Ｂ…搬送波（ＬＯ）信号、２３，２３Ａ，２３Ｂ…高周波（ＲＦ）信号、３１…高出力ミキサー、３１Ａ，３１Ｂ…ミキサー、３２Ａ，３２Ｂ…パワーアンプ(ＰＡ)、３３，３３Ａ，３３Ｂ…アンテナ。

Claims

ＵＷＢ通信用として用いられるＵＷＢ送信機において、出力すべき信号系列のインパルス列により搬送波信号を変調するミキサーとして、前記インパルス列と前記搬送波信号とをそれぞれゲート信号として入力するデュアルゲートを備え、高出力の変調信号をドレイン電極から出力することが可能なＡｌＧａＮ／ＧａＮデュアルゲートＨＥＭＴ素子を用いていることを特徴とするＵＷＢ送信機。
前記ミキサーとして用いられるＡｌＧａＮ／ＧａＮデュアルゲートＨＥＭＴ素子のドレイン電極をアンテナに直接接続して、前記ミキサーからの前記変調信号によって前記アンテナを直接駆動することを特徴とする請求項１に記載のＵＷＢ送信機。
前記ミキサーとして用いられるＡｌＧａＮ／ＧａＮデュアルゲートＨＥＭＴ素子は、ＳｉＣ基板上にＧａＮ層を形成した後、複数のＡｌＧａＮ層として、スペーサとなるＡｌＧａＮ層、キャリア供給源となるｎ型ＡｌＧａＮ層、キャップのＡｌＧａＮ層を順次形成し、さらに、前記キャップのＡｌＧａＮ層の上にソース側およびドレイン側のＴｉ／Ａｌオーミック電極をそれぞれ形成した後、ＳｉＮ表面保護膜を堆積し、しかる後、該ＳｉＮ表面保護膜の一部をドライエッチングしたエッチング箇所にソース側およびドレイン側のＮｉ／Ａｕゲート電極をそれぞれ形成することを特徴とする請求項１または２に記載のＵＷＢ送信機。
ゲート信号として、ソース側の前記Ｎｉ／Ａｕゲート電極に入力される前記搬送波信号を、ソース側の前記Ｎｉ／Ａｕゲート電極で形成されるＦＥＴのチャネルが常に通電状態になるようなＤＣバイアスを重畳して入力し、一方、ドレイン側の前記Ｎｉ／Ａｕゲート電極に入力される前記インパルス列を、ドレイン側の前記Ｎｉ／Ａｕゲート電極で形成されるＦＥＴのチャネルが前記インパルス列の正のパルスが印加されたときにのみ通電するようなＤＣバイアスを重畳して入力することを特徴とする請求項３に記載のＵＷＢ送信機。