Caracterización eléctrica y térmica de amplificadores MMIC de potencia

Abstract

La aparición de numerosas y novedosas aplicaciones de comunicaciones, y la continua búsqueda de anchos de banda cada vez más elevados con el objetivo de garantizar mayores tasas de transmisión en sistemas de comunicaciones y mayor resolución en aplicaciones militares y radar, obliga a la aparición de sistemas trabajando en bandas de frecuencias reservadas hasta ahora para aplicaciones muy concretas y de corte casi exclusivamente militar (bandas X, K y superiores). Para garantizar requisitos de cobertura, calidad de la transmisión o detección de un blanco bajo determinadas circunstancias, estos sistemas, operando a frecuencias que superan los 10 GHz, precisan niveles de potencia en la señal transmitida cada vez más elevados. Los sistemas de microondas cuentan con transmisores de potencia capaces de garantizar el nivel de potencia de señal a su salida requerido por la aplicación. Estos transmisores están por lo general formados por una cadena de circuitos monolíticos de microondas (MMICs) debido a múltiples ventajas sobre otro tipo de tecnologías: bajo coste por dispositivo, prestaciones, fiabilidad, reducido tamaño, versatilidad, integración de múltiples y variadas funciones en un mismo chip... En esta tesis doctoral se presenta el diseño de dos prototipos de transmisor de potencia de microondas destinados a ser empleados como etapas de salida de un sistema radar de onda continua y frecuencia modulada por un lado, y un sistema transceptor completo para comunicaciones punto-multipunto por otro. El objetivo propuesto en este trabajo de tesis doctoral es la caracterización tanto eléctrica como térmica de los amplificadores monolíticos de potencia integrados en los prototipos de transmisor desarrollados. Este tipo de amplificadores de potencia es actualmente el elemento estrella en transmisores de estado sólido y el nivel de madurez que ha alcanzado la fabricación de dispositivos de efecto de campo o FET (field effect transistor) sobre sustratos de AsGa (arseniuro de galio), hace que sea ésta la tecnología generalmente empleada en los amplificadores de potencia MMIC comerciales actuales para bandas de microondas y milimétricas. El trabajo de tesis doctoral que se presenta aborda diferentes aspectos relativos a la caracterización eléctrica y térmica de amplificadores MMIC de potencia. Los resultados obtenidos a partir del estudio teórico y experimental llevado a cabo han contribuido a un mejor entendimiento del comportamiento de los amplificadores MMIC de potencia empleados, así como a un mejor diseño de los prototipos de transmisor desarrollados