Dispositivos de Microondas Activos y Pasivos para Electrónica de Alta Potencia y Alta Frecuencia con Nuevos Materiales y Estructuras Periódicas

Resumen

Los sistemas de comunicaciones espaciales y móviles empleados en aplicaciones de defensa necesitan de dispositivos capaces de trabajar a frecuencias y potencias cada vez más altas, especialmente en las etapas de salida de satélites. Además, las restricciones de tamaño y peso de los circuitos construidos con estos componentes son cada vez más críticas debido a su influencia en el coste de los sistemas y de su lanzamiento al espacio. En este contexto, nuevos materiales y nuevas estructuras se han introducido en los últimos años con objeto de cumplir estas especificaciones. Entre los materiales y estructuras propuestos como alternativas a los semiconductores y diseños tradicionales, podemos citar el nitruro de galio (GaN) y sus aleaciones con otros elementos del grupo III, así como las estructuras en guías de onda integradas en sustrato (SIW) basadas en metamateriales. Por un lado, el GaN y sus aleaciones presentan propiedades que le permiten trabajar en condiciones de alta temperatura, alta potencia y alta frecuencia. Además, la sensibilidad a la radiación ionizante de estos materiales es mucho menor que en Si o GaAs. Por otro lado, las estructuras SIW basadas en metamateriales son de gran interés en cuanto a reducción de tamaño y peso. Estos materiales y estructuras pueden funcionar en las condiciones extremas de temperatura o de exposición a radiación requeridas por las aplicaciones militares y espaciales. En la primera parte de este trabajo se presentarán resultados de la caracterización de transistores de GaN para alta frecuencia y alta potencia, así como una interpretación física de los procesos que pueden deducirse a partir de estas medidas. Junto a estos componentes activos, los circuitos de microondas emplean también componentes pasivos tales como filtros. La segunda parte del artículo estará dedicada al diseño de filtros compactos paso-banda SIW de altas prestaciones con estructuras periódicas basadas en el concepto de gap electromagnético (EBG).