Introducción a Dispositivos Activos de Microondas. Transmisión por Soporte Físico Luis E. García Castillo
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- Domingo Toledo Cano
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1 Introducción a Dispositivos Activos de Microondas Transmisión por Soporte Físico Luis E. García Castillo
2 Circuitos Activos de Microondas Ejemplos de sistemas de microondas: Ctos activos (detectores, mezcladores, amplificadores, osciladores) y de control (conmutadores, atenuadores, limitadores) Introducción a Dispositivos Activos de Microondas, Luis E. García Castillo 1
3 Detectores y Mezcladores Rectificación: Demodulación: Introducción a Dispositivos Activos de Microondas, Luis E. García Castillo 2
4 Mezclado: Mezclador simple: Mezclador balanceado: Cancelación de términos de ruido de amplitud de primer orden Mejora de SWR (híbrido 90 ) Mejora de aislamiento RF/OL (híbrido 180 ) Introducción a Dispositivos Activos de Microondas, Luis E. García Castillo 3
5 Mezclador doblemente balanceado: Supresión de armónicos pares de OL y RF Mezclador con rechazo de f imagen: V r = V U cos(w 0 + w i )t + v L cos(w 0 w i )t v 1 v L cos w i t v 2 v U sin w i t Introducción a Dispositivos Activos de Microondas, Luis E. García Castillo 4
6 Comparativa tipos de mezcladores NOTA: También existen mezcladores con transistor como elemento no lineal ganancia de conversión Introducción a Dispositivos Activos de Microondas, Luis E. García Castillo 5
7 Circuitos de Conmutación y Control Generalmente se usan diodos (de tipo PIN) aunque también se emplean FETs Conmutadores: SPST (single pole single throw) Introducción a Dispositivos Activos de Microondas, Luis E. García Castillo 6
8 SPDT (single pole double throw) Introducción a Dispositivos Activos de Microondas, Luis E. García Castillo 7
9 Atenuadores variables: Diodo como resistencia controlada por tensión R = 2G Adaptación a la ĺınea 1 G2 Introducción a Dispositivos Activos de Microondas, Luis E. García Castillo 8
10 Atenuadores digitales: Introducción a Dispositivos Activos de Microondas, Luis E. García Castillo 9
11 Desfasadores digitales: Introducción a Dispositivos Activos de Microondas, Luis E. García Castillo 10
12 Amplificadores Amplificador con TRT: P out P in Amplificador de resistencia negativa: Dispositivo de resistencia negativa: diodo (o TRT en zona inestable) Tubo de microndas amplificador: P in Tubo de microondas P out Introducción a Dispositivos Activos de Microondas, Luis E. García Castillo 11
13 Osciladores Oscilador con dispositivo de una puerta: ρ > 1 Dispositivo Resistencia Negativa Circuito Resonante P out Dispositivo de resistencia negativa: diodo (o TRT en zona inestable) Oscilador con dispositivo de dos puertas: Tubo de microndas oscilador: Tubo de microondas P out Introducción a Dispositivos Activos de Microondas, Luis E. García Castillo 12
14 Dispositivos Activos Estado sólido Diodos Gunn IMPATT PIN Transistores MESFET HEMT Bipolar HBT Tubos Introducción a Dispositivos Activos de Microondas, Luis E. García Castillo 13
15 Diodo Gunn Es un dispositivo de transferencia de electrones fenómeno observado por J. B. Gunn en 1963: Introducción a Dispositivos Activos de Microondas, Luis E. García Castillo 14
16 Diodo IMPATT IMPATT: IMPact ionization Avalanche Transit Time: φ voltaje-corriente > 90 R negativa Introducción a Dispositivos Activos de Microondas, Luis E. García Castillo 15
17 Diodos Gunn e IMPATT Aplicaciones Osciladores Amplificadores a reflexión Comparativa Ruido: Gunn menos ruido que IMPATT Potencia: IMPATT más potencia que Gunn Introducción a Dispositivos Activos de Microondas, Luis E. García Castillo 16
18 Diodo PIN Diodo convencional (unión pn) al que se la ha insertado zona i: + + p i n capacidad de union baja linealidad de R con corriente en directa Aplicaciones: resistencia variable atenuadores variable, moduladores, niveladores, etc Estados de alta y baja impedancia conmutadores Introducción a Dispositivos Activos de Microondas, Luis E. García Castillo 17
19 Transistor MESFET MESFET: MEtal Semiconductor Field Effect Transistor Es con mucho el más empleado en aplificadores, osciladores, conmutadores, bloque básico en MMICs, etc., en la banda de 4-50 GHz Se fabrica en AsGa y de tipo N Como FET, el MESFET posee un mecanismo de conductividad controlada por voltaje Introducción a Dispositivos Activos de Microondas, Luis E. García Castillo 18
20 Cto equivalente: f max 1 L gate Introducción a Dispositivos Activos de Microondas, Luis E. García Castillo 19
21 Transistor Bipolar (BJT) Se usan del tipo NPN sobre Si (silicio) en la banda de 2-4 GHz debido a su bajo coste que aprovecha la madurez de la tecnología de Si Conductividad controlada por corriente de base Circuito equivalente: Introducción a Dispositivos Activos de Microondas, Luis E. García Castillo 20
22 Heteroestructuras Heteroestructuras: uniones de semiconductores de diversas composiciones ingeniería de bandas HEMT: High Electron Mobility Transistor: HEMT es un transistor de efecto de campo que hace uso de heteroestructuras Ventajas de HEMTs Introducción a Dispositivos Activos de Microondas, Luis E. García Castillo 21
23 HBT: Heterojunction Bipolar Transistor: HBT es un transistor bipolar modificado que hace uso de heteroestructuras Ventajas sobre BJTs de silicio Ventajas sobre MESFETs Introducción a Dispositivos Activos de Microondas, Luis E. García Castillo 22
24 Referencias K. Chang, Microwave solid-state circuits and applications, John Wiley & Sons Inc., Introducción a Dispositivos Activos de Microondas, Luis E. García Castillo 23
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