Analysis and design techniques for GaAs MMIC circuits for space applications= Técnicas de análisis y diseño de circuitos MMIC basados en transistores PHEMT de AsGa para aplicaciones espaciales

Resumen

El presente trabajo de tesis se ha concebido con dos objetivos fundamentales. El primero, resumir buena parte de las actividades de investigación y desarrollo llevadas a cabo por el autor en el Departamento de Ingeniería de Comunicaciones (DICOM) de la Universidad de Cantabria en el campo del diseño de circuitos MMICs basados en AsGa. El segundo objetivo, no por ello menos relevante, es servir como guía y herramienta de apoyo para nuevos diseños, con la meta de facilitar el trabajo de futuros diseñadores de MMICs presentando en detalle el procedimiento seguido para asegurar el funcionamiento correcto de los circuitos implementados. Al mismo tiempo y a través de la experiencia ganada en el diseño de múltiples funciones circuitales empleando prácticamente todas las herramientas de simulación disponibles, se han propuesto nuevas metodologías de análisis con el potencial de simplificar y acelerar el diseño de circuitos MMICs complejos. Los circuitos y las correspondientes técnicas de diseño que serán objeto del presente trabajo tienen en común que se apoyan en la misma tecnología de fabricación (AsGa), se han desarrollado orientadas al campo de aplicación de las comunicaciones vía satélite (dando lugar, en algunos casos, a componentes calificados para espacio).El trabajo se focaliza en establecer unas directrices de diseño de MMICs para la implementación de diversas funciones y aplicaciones, con especial énfasis en su justificación teórica, su aplicación práctica y la validación de los circuitos resultantes de la implementación correcta ya en la primera serie de fabricación. Los circuitos que serán descritos combinan la implementación de funciones lineales (amplificadores) y no lineales (divisores de frecuencia, mezcladores). En los últimos casos las propias técnicas de simulación han sido objeto de un estudio teórico que ha llevado a cabo el desarrollo de interesantes aplicaciones de las herramientas de simulación que pueden explotarse como metodología general de diseño para su aplicación a circuitos no lineales. La tesis cubre tanto aspectos científicos como tecnológicos, orientados a concretas aplicaciones industriales en el sector espacial. De hecho, parte de los resultados conseguidos ha permitido, en el marco de la contribución del grupo de investigación de diseño de MMICs del Departamento de Ingeniería de Comunicaciones de la Universidad de Cantabria, el desarrollo de una nueva generación de transpondedores en banda S que se encuentra en uso en más de 10 misiones espaciales.