Desarrollo de mmics multifunción para sistemas embarcados en satélites y análisis sistemático de estabilidad de estructuras circuitales complejas

Resumen

La reducción del tamaño y peso, manteniendo o incluso mejorando el comportamiento de los circuitos, es uno de los principales requerimientos de los equipos electrónicos actuales. Esta característica se da especialmente en circuitos embarcados en satélites que necesitan transmisores/receptores complejos con unos requerimientos funcionales muy exigentes. La tecnología monolítica de microondas (MMIC) ofrece una solución parcial a este problema mediante la implementación de circuitos multifunción, en los cuales varias funciones se optimizan juntas en un solo chip, consiguiendo así un gran nivel de integración, y la minimización del área e interfaces del chip. Por otro lado, el diseño de MMIC's multifunción debe ser muy cuidado, dado que la sincronización y ajuste del MMIC es imposible tras su fabricación. El éxito del diseño recae, por tanto, sobre aspectos tales como la correcta elección del proceso tecnológico, que deberá ofrecer modelos de simulación precisos para los componentes del circuito, y la aplicación de los correspondientes análisis y técnicas de diseño que resulten más adecuadas. En esta tesis se aborda el diseño y desarrollo de dos MMIC's multifunción para aplicaciones embarcadas en satélite, consiguiendo un alto nivel de integración mediante la minimización del tamaño y peso. De forma paralela, también se trata el tema del análisis de estabilidad de estructuras circuitales complejas. Específicamente se describe una nueva metodología sistemática para el análisis completo de la estabilidad de circuitos no lineales multifunción de microondas. La estrategia propuesta consta de dos etapas: el análisis de estabilidad de la solución nominal estacionaria y el uso de técnicas de continuación para determinar eficientemente el rango de operación inestable. En este caso, el análisis de estabilidad es muy exigente debido a la existencia de los múltiples lazos contenidos en los circuitos desarrollados; esto conlleva la necesidad de una búsqueda inteligente de la elección de los nodos en los que se analiza la estabilidad, así como la aplicación de la técnica desarrollada tanto en pequeña como en gran señal. Los resultados que se muestran en la memoria de la tesis ponen de manifiesto tanto la bondad del método de análisis y diseño presentado como la buena predicción que se logra de las figuras de mérito de los circuitos de diseñados y construidos. Para ello se muestran simulaciones previas al proceso de construcción de los chips y medidas realizadas sobre los mismos ya implementados. La gran ventaja que supone la aplicación del método de análisis de la estabilidad en la fase de diseño se ve claramente puesta de manifiesto en como la misma perimitió evitar problemas de oscilaciones existente en el primero de los circuitos realizados.