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Introduccion a Dispositivos Activos deMicroondas
Transmision por Soporte Fısico
Luis E. Garcıa Castillo
Circuitos Activos de Microondas
❑ Ejemplos de sistemas de microondas:
➫ Ctos activos (detectores, mezcladores, amplificadores, oscilado-
res) y de control (conmutadores, atenuadores, limitadores)
“Introduccion a Dispositivos Activos de Microondas”, Luis E. Garcıa Castillo 1
Detectores y Mezcladores
❑ Rectificacion:
❑ Demodulacion:
“Introduccion a Dispositivos Activos de Microondas”, Luis E. Garcıa Castillo 2
❑ Mezclado:
Mezclador simple:
Mezclador balanceado:
➫ Cancelacion de terminos de ruido de amplitud de primer or-
den
➫ Mejora de SWR (hıbrido 90◦)
➫ Mejora de aislamiento RF/OL (hıbrido 180◦)
“Introduccion a Dispositivos Activos de Microondas”, Luis E. Garcıa Castillo 3
• Mezclador doblemente balanceado:
➫ Supresion de armonicos pares de OL y RF
• Mezclador con rechazo de f imagen:
Vr = VU cos(w0 + wi)t+ vL cos(w0 − wi)t
v1 ∝ vL coswit
v2 ∝ vU sinwit
“Introduccion a Dispositivos Activos de Microondas”, Luis E. Garcıa Castillo 4
✌ Comparativa tipos de mezcladores
NOTA: Tambien existen mezcladores con transistor como ele-
mento no lineal⇒ ganancia de conversion
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Circuitos de Conmutacion y Control
Generalmente se usan diodos (de tipo PIN) aunque tambien se emplean
FETs
❑ Conmutadores:
• SPST (single pole single throw)
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• SPDT (single pole double throw)
“Introduccion a Dispositivos Activos de Microondas”, Luis E. Garcıa Castillo 7
❑ Atenuadores variables:
Diodo como resistencia controlada por tension
R =2G
1−G2⇒ Adaptacion a la lınea
“Introduccion a Dispositivos Activos de Microondas”, Luis E. Garcıa Castillo 8
❑ Atenuadores digitales:
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❑ Desfasadores digitales:
“Introduccion a Dispositivos Activos de Microondas”, Luis E. Garcıa Castillo 10
Amplificadores
❑ Amplificador con TRT:
Pin
Pout
❑ Amplificador de resistencia negativa:
Dispositivo de resistencia negativa: diodo (o TRT en zona inestable)
❑ Tubo de microndas amplificador:
PoutPin Tubo de microondas
“Introduccion a Dispositivos Activos de Microondas”, Luis E. Garcıa Castillo 11
Osciladores
❑ Oscilador con dispositivo de una puerta:
PoutCircuito
Resonante
DispositivoResistencia Negativa
|ρ| > 1
Dispositivo de resistencia negativa: diodo (o TRT en zona inestable)
❑ Oscilador con dispositivo de dos puertas:
❑ Tubo de microndas oscilador:
PoutTubo de microondas
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Dispositivos Activos
• Estado solido
– Diodos
∗ Gunn
∗ IMPATT
∗ PIN
– Transistores
∗ MESFET
∗ HEMT
∗ Bipolar
∗ HBT
• Tubos
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Diodo Gunn
Es un dispositivo de transferencia de electrones fenomeno observado
por J. B. Gunn en 1963:
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Diodo IMPATT
IMPATT: IMPact ionization Avalanche Transit Time:
4φ voltaje-corriente > 90◦⇒ R negativa
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Diodos Gunn e IMPATT
• Aplicaciones
– Osciladores
– Amplificadores a reflexion
• Comparativa
– Ruido: Gunn menos ruido que IMPATT
– Potencia: IMPATT mas potencia que Gunn
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Diodo PIN
Diodo convencional (union pn) al que se la ha insertado zona i:
ip n+ +
➫ capacidad de union baja
➫ linealidad de R con corriente en directa
Aplicaciones:
– resistencia variable⇒ atenuadores variable, moduladores, nive-
ladores, etc
– Estados de alta y baja impedancia⇒ conmutadores
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Transistor MESFET
MESFET: MEtal Semiconductor Field Effect Transistor
• Es con mucho el mas empleado en aplificadores, osciladores, con-
mutadores, bloque basico 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 con-
trolada por voltaje
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• Cto equivalente:
• fmax ∝1
Lgate
“Introduccion a Dispositivos Activos de Microondas”, Luis E. Garcıa Castillo 19
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 tecnologıa
de Si
• Conductividad controlada por corriente de base
• Circuito equivalente:
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Heteroestructuras
Heteroestructuras: uniones de semiconductores de diversas composicio-
nes→ ingenierıa de bandas
❑ HEMT: High Electron Mobility Transistor:
– HEMT es un transistor de efecto de campo que hace uso de
heteroestructuras
– Ventajas de HEMTs
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❑ HBT: Heterojunction Bipolar Transistor:
– HBT es un transistor bipolar modificado que hace uso de hete-
roestructuras
– Ventajas sobre BJTs de silicio
– Ventajas sobre MESFETs
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Referencias
K. Chang, Microwave solid-state circuits and applications, John Wiley
& Sons Inc., 1994.
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