Circuitos De Altas Frecuencias

CIRCUITOS DE MICROONDAS HÍBRIDOS DE POTENCIA
Los circuitos integrados de microondas híbridos HMIC consisten en un patrón de conductores planos sobre un sustrato dieléctrico. Debe poseer las dos siguientes características: buena conductividad térmica para disipar el calor y una constante dieléctrica idónea para la velocidad de transmisión. Se utiliza la alúmina (AL2O3) hasta los 10 GHz y elvidrio de Sílice más allá de dicho límite. En los circuitos no recíprocos, como el circulador o aislador, se utiliza la ferrita o granate.
En 1952, se crea la tecnología Microstrip, y con ella, se desarrolla otra tecnología, la HMIC, circuitos integrados de microondas híbridos. Las claves fueron el desarrollo de los transistores FET frente a los BJT, ya que eran más pequeños, se podía trabajar a másalta frecuencia e introducían menos ruido. El sustrato estaba compuesto de alúmina. Un punto a destacar es que esta tecnología posee una capa de metalización de sus conductores, líneas de transmisión y componentes discretos, como son resistencias, condensadores, inductores… pegadas al sustrato.
Las propiedades que destacan de la tecnología HMIC se pueden resumir en la siguiente lista:
*Creación de la tecnología a una escala muy pequeña.
* Sustratos de alta permitividad.
* Gran nivel de integración.
* Producción a gran escala.
Algunos sustratos orgánicos como el teflón PTFE (politetrafluorurotileno) son usados en amplificadores. Sobre el sustrato se colocan capas intermedias aislantes de Nitrato de Tantalio (Ta2N) como material resistivo y capas de conductores (NiCr-Cu-Au).Los componentes activos se colocan en pastillas sin encapsulado y con solo los conductores de soporte para reducir el tamaño y los efectos parásitos de los terminales.
La tecnología usada para la producción es la denominada película delgada (Thin Film). Similar a la película gruesa (Thick Film) usada en baja frecuencia pero el método de producción es distinto. La película gruesa se obtiene porserigrafiado con lo que se obtienen capas de 12 a 40 µm de espesor. Mientras que en película delgada se utiliza la vaporización con espesores inferiores a 0,2 µm. El proceso de producción recurre al ciclo de sputtering que deposita sobre un substrato varios estratos de material resistivo, conductor y aislante en una cámara de crecimiento o mediante el ciclo de plateado selectivopor fotolitografía de oro.

En la Fig 03 se muestran distintos componentes pasivos construidos en HMIC. Se pueden obtener resistencias; impedancias adaptadoras de línea; cargas de 50 ohm con el correspondiente disipador de potencia; separadores de señal con o sin desfasaje; etc. Una línea resistiva periódica puede actuar como atenuador con derivación (stub) cortocircuitada o abierta de acuerdocon el diseño.
Un elemento de interés es el atenuador a diodo PIN que se encuentra dentro de los controles de ganancia AGC. En los diodos PIN la atenuación aumenta con la corriente. La conexión en paralelo (balanceada) minimiza la intermodulación introducida por la alinealidad del diodo. Para una impedancia de línea de 50 ohm la atenuación varía entre 25 y 44 dB cuando la resistencia del PINvaría entre 10 y 3 ohm.
Un componente muy interesante realizado en HMIC es el circulador o aislador. Se construye mediante un disco de Ferrite
(compuesto derivado del Fe2O3 o Granate de Ferrite) colocado debajo de las pistas conductoras. En la Fig 01 se muestra la forma de construcción y el principio de funcionamiento. Se lo utiliza como aislador, sumador y separador de frecuencias.
El circulador sedesarrolla sobre un efecto físico propio de los materiales ferromagnéticos. El campo magnético fue descubierto por H.Oessted-1820 y el ferromagnetismo por Ampere-1920. El fenómeno de resonancia giromagnética permite que la constante de fase de propagación de la onda difiera en /2 entre los 2 sentidos de giro. En otras palabras, la atenuación de giro de la onda en el sentido del spin de los...