FACULTAD FACULTAD DE INGENIERÍA EN SISTEMAS ELECTRÓNICA E INDUSTRIAL INDUSTRIAL “Proyecto Académico de Fin de Semestre”
Título: Circuitos integrados de Microondas Carrera: Ingeniería en Electrónica y Comunicaciones. Área Académica: Microondas Línea de Investigación: Microondas Ciclo Académico: Septiembre 2013-Marzo 2014 Paralelo: 8vo U. Alumno: Sánchez Toapanta Juan Miguel Modulo: Optativa II Docente: Jurado Marco
II. INFORME DEL PROYECTO 2.1 TITULO: Circuitos Integrados de Microondas
2.2 OBJETIVOS:
Mediante esta investigación se pretende ampliar el conocimiento adquirido en el módulo de optativa dos acerca de los dispositivos integrados de microondas.
Adquirir
información sobre el funcionamiento de los dispositivos de
microondas.
Comprender el uso y aplicación de los dispositivos de Microondas en los equipos de comunicación.
2.3 RESUMEN: Esta tecnología supone el paso de la construcción de subsistemas de microondas basados en guías de onda y componentes discretos a la utilización de sustratos y componentes SMD, que se utilizan en alta frecuencia, partiendo de una limitación a la hora de usar los encapsulados típicos de baja frecuencia un hilo se considera línea de transmisión si la longitud del conductor es mayor de la décima parte de la longitud de onda de la señal o el tiempo de propagación en mayor de la décima parte del periodo, lo que da lugar al uso de encapsulados especiales donde la frecuencia y la aplicación lo permiten. Otro aspecto que limita es el propio material de las obleas, puesto que la tecnología de Silicio es sustituida por la de AsGa, u otros substratos de gran movilidad de electrones como el InP (Fosfuro de Indio).
2.4 PALABRAS CLAVE Circuitos Microondas Tecnología HMIC MMIC Impatt Diodo
2.5 INTRODUCCION El descubrimiento del transistor alrededor de los años 60 trajo consigo multitud de aplicaciones prácticas, como son los diodos de túnel, varactores, etc., pero el verdadero desarrollo fue en la década de los 50, con la llegada de los transistores de microondas. Si a este descubrimiento se le une el hecho de que se podía integrar en un volumen de 812E-7 centímetros cúbicos, nos da una idea de la nueva de posibilidades que se abría frente a nosotros. Actualmente, la tecnología MIC se aplica en los siguientes campos:
Teléfonos móviles.
Receptor-transmisor para sistemas wireless.
Transpondedores electromagnéticos.
Receptores GPS.
Dispositivos médicos
Sistemas de control robóticos
Dispositivos de medición del nivel de contaminación.
2.6 MATERIALES Y METODOLOGÍA. 2.6.1 FUNDAMENTO TEORICO CIRCUITOS HIBRIDOS (HMIC)
Aspectos importantes: Los sustratos son la base sobre la que se realizan el resto de procesos, y pueden ser o bien cerámicos, alúmina o cuarzo, o bien fibra de PTFE (teflón). Las constantes dieléctricas varían entre 2 y 10 y las tangentes de pérdidas tgδ son del orden de 0,002 a 0,005. La FR4 habitualme nte usada en RF tiene una tgδ del orden de 0,04.
- Las pistas se crean a partir del sustrato, utilizando unos fotolitos con la imagen del trazado y un posterior proceso fotográfico-químico que acaba en un dorado electrolítico de cierto espesor, varias veces mayor que la profundidad de campo, para minimizar las pérdidas disipativas. Como vemos este proceso nos permite implementar circuitos como los híbridos de -3dB en el propio circuito, pero claro, la precisión de fabricación tiene que ser muy grande. Un orden de precisión en los 10 μm es suficiente para trabajar en 20 GHz,
para lo que necesitamos procesos limpios, constantes y bien definidos.
- La pasta de soldar se coloca automáticamente sobre las partes metálicas que lo necesitan por un proceso dosificador o serigráfico. - Los componentes se colocan de forma automática en máquinas de inserción SMD o manualmente cuando no están encintados. - La conexión al exterior o entre circuitos diferentes se hace por un procedimiento denominado como BONDING, que consiste en utilizar hilos (o chapitas) de oro o dorados para soldarlos a los pads dorados eutécticamente por ultrasonido.
- El último proceso en la fabricación de circuitos híbridos sería el ajuste de sus características, que normalmente incluye una sintonización fina manual para compensar las variaciones de valor y de fabricación de la placa.
CIRCUITOS INTEGRA DOS M ONOLITICOS: MMIC.
Esta tecnología está basada en la integración los componentes discretos en el mismo sustrato en una estructura habitualmente multicapa En este caso los componentes crecen desde o se implantan sobre el substrato por medio de sucesivos procesos de litografía y deposición, con los que se superponen capas metálicas, dieléctricas y resistivas, dando lugar a un esquemático completo integrado en un chip y a posteriori se encapsula de una forma estándar dando lugar a las economías de escala que abaratan las funciones electrónicas.
Esta tecnología se usa en toda la tecnología wireless y de telefonía móvil Hoy en día la máxima frecuencia de trabajo está alcanzando los 10 GHz. Algunas ventajas que se puede destacar es el menor costo por el proceso en serie además fiabilidad al eliminar cabes y elementos discretos, flexibilidad en el diseño y operación multifunción en el mismo chip.
ELEMENTOS DE MICROONDAS. Aplicados en redes de polarización, ecualización de ganancia terminaciones resistivas y diseños de circuitos de microondas aplicaciones de baja impedancia.
CONDENSADORES Aplicaciones entre bloques dc, camino paralelo, adaptación.
INDUCTORES DE MICROONDAS Se utilizan como elementos de adaptación y para introducir la polarización de radio frecuencia chokes
RESISTENCIAS DE MICROONDAS Se utilizan es circuitos de ecualización, elementos de terminación de componentes, elementos de realimentación negativa.
DIODO IMPATT (Impact-Avalanche-Transit-Time). Dispositivo de avalancha por impacto y tiempo de tránsito estos diodos llevan el concepto de diodo de resistencia negativa Cuando un portador de carga (hueco o electrón) se mueve en la dirección en que el campo eléctrico tiende a moverlo, el portador va tomando energía del campo eléctrico. Cuando el portador se mueve en dirección opuesta a la impuesta por el campo eléctrico, ocurre lo contrario: el portador proporciona energía en forma de campo eléctrico.
2.6.2 MATERIALES Computador
Internet
Papel
Esfero
2.7 RESULTADOS Y DISCUSIÓN En la presente investigación se adquirió un gran conocimiento en el uso aplicaciones de los dispositivos de microondas, en la forma de diferenciar al momento de diseñar un circuito de baja frecuencia y de alta frecuencia ya que los conceptos básicos sostienen una relación pero en definitiva la forma de implementar sería totalmente diferente ya que en los circuitos de alta frecuencia la distancia entre una pista y otra estaría trabajando en forma de capacitor o inductor, el grosor de una pista también llegaría a ser una línea te transmisión.
2.8 CONCLUCIONES
El uso de diferentes dispositivos de microondas actualmente nos facilita el desarrollar nuevas tecnologías de comunicación, medicina, artefactos domésticos en esta investigación se a visto la necesidad de implementar los circuitos de microondas para palpar de mejor manera el funcionamiento de estos además generar nuevas aplicaciones de estos dispositivos de acuerdo a la necesidad de la sociedad.
2.9 REFERENCIA BIBLIOGRAFÍA. Teoría de líneas de trasmisión e ingeniería de microondas Autor: José Abel Hernández Rueda Capítulo 1: Introducción a la Ingeniería de Microondas y de Líneas de Transmisión.
Ingeniería de microondas: técnicas experimentales Autores: José Miguel Miranda José Luis Sebastián Manuel Sierra José Margineda
2.10 FOTOGRAFIAS Y GRÁFICOS.
Grafica # 1 Evolución de los dispositivos electrónicos integrados
Figura #2. CIRCUITO INTEGRADO HIBRIDO DE MICROONDAS
FIGURA #3 ESTRUCTURA DE UN CIRCUITO INTEGRADO MMIC
FIGURA# 4 ALGUNOS DISEÑOS DE CAPACITORES
FIGURA # 5 CONDENSADORES DE CAPAS SUPERPUESTAS
FIGURA #6 IMAGEN DE ALGUNOS MODELOS DE INDUCTORES
FIGURA # 6 MODELO DE RESISTENCIAS