Resultados

En la tabla I se presenta sintetizados los resultados del amplificador de máxima ganancia que ha sido caracterizado y se comparan algunos de estos con los resultados esperados por la simulación en ADS.

Tabla I Resultados de la caracterización del amplificador

Parámetros Medición Esperados

Ancho de banda 0.5-3.6 GHz 0.5-3.6 GHz Figura de Ruido 5.7 dB - Ganancia a 0.5 MHz 20 dB 20 dB Ganancia a 2 GHz 17 dB 17 dB Ganancia a 3.6 GHz 10.5 dB 10.5 dB VSWRin a 3.6 GHz 1.6 1.2 VSWRout a 3.6 GHz 4.1 1.2 Directividad a 3.6 GHz -16 dB - P1dB a 3.6 GHz 8 dBm -

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Conclusiones y Recomendaciones

Conclusiones

Este trabajo mostró el desarrollo de un amplificador de máxima ganancia que trabaja en el rango de frecuencias de 0.5 Ghz a 3.6 Ghz con base en su estudio, diseño y en la construcción del prototipo, obteniendo una ganancia mayor a los 10 dB en el rango de frecuencias seleccionado. La conclusión primordial es que debido a los resultados obtenidos, este dispositivo es adecuado para los sistemas de comunicaciones inalámbricos a los que va destinado, por lo cual la metodología aquí presentada cumple con su objetivo esencial.

Debe dejarse claro que el alcance de este proyecto no era innovar en el desarrollo del amplificador, ya que este tipo de dispositivos existen en el mercado y con mejores características a las que se obtuvieron por el presentado en este trabajo, sin embargo, se desconocía en la sección de Maestría en Ingeniería de Telecomunicaciones las capacidades para el desarrollo de este tipo de dispositivos con las características aquí mostradas.

Teniendo en cuenta esto se puede afirmar que las características del dispositivo pueden ser objeto de mejora, pudiendo obtener este dispositivo con un costo menor, de menores dimensiones y mejores prestaciones en su respuesta en frecuencia, ganancia y sus características de ruido.

Gracias a la construcción de este dispositivo, la metodología de diseño según la teoría clásica para los amplificadores de máxima ganancia fue confirmada, obteniendo resultados análogos en el análisis de las estructuras de microcinta con los obtenidos mediante el programa de diseño de dispositivos para RF, Advanced Design System; usando este software se tiene poca flexibilidad al momento de optimizar en cuanto a lo que la teoría clásica concierne, pero estas limitaciones son subsanadas por las ventajas en la optimización del diseño en base a parámetros delimitados por el usuario. Esta razón así como la posibilidad de llevar a cabo una simulación electromagnética, son de gran valor tecnológico permitiendo el diseño

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de complicados circuitos de microondas, antenas y circuitos digitales de alta velocidad.

El substrato FR4, que es un compuesto de fibra de vidrio y resina epóxica es comúnmente utilizado para dispositivos móviles debido a su resistencia física y a que no pierde sus características dieléctricas en condiciones de humedad y temperatura, pudiendo incluso resistir al fuego, razón por la cual fue elegido para este dispositivo, dado el tipo de sistemas a los que está dirigido; observando sus comportamiento en el rango de frecuencias seleccionado para el diseño, el substrato funcionó correctamente, sin embargo, si se desea operar en un rango de frecuencias mayores, es necesario utilizar un substrato que presente menores pérdidas, y de ser necesario hacer un análisis más extenso del estudio de la propagación electromagnética en las líneas de microcinta el cual no es el alcance de este trabajo.

El transistor TBH de tecnología III-V utilizado es correcto para su uso en este dispositivo debido a sus propiedades en ganancia y frecuencia, teniendo niveles de ruido aceptables para este tipo de dispositivos, dicho transistor trabajó de la manera que se esperaba, sin embargo, a pesar de que en la construcción del amplificador se siguió con las especificaciones obtenidas en ADS, surgieron dificultades físicas en la construcción del circuito, tales como las soldaduras de los componentes de montaje superficial (SMD), las longitudes mínimas a mantener en las líneas de acceso a los puntos de entrada y salida del amplificador, así como el acoplamiento físico a las posteriores etapas y a la base de pruebas.

Debido a esto se tuvieron que recortar las longitudes de los tramos de línea y por consecuencia la atenuación de las líneas se ve reducida.

En general, se considera viable la construcción del dispositivo a gran escala de producción, debido a que los costos de fabricación del prototipo fueron relativamente económicos, por lo cual una fabricación masiva reduciría considerablemente estos costos.

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Dadas las características de ganancia, ruido y el ancho de banda en las que operó el circuito, es apto para los sistemas inalámbricos de comunicación como teléfonos celulares, dispositivos de radio móviles, teléfonos inalámbricos para uso doméstico y, en caso de poder reducir considerablemente las dimensiones del dispositivo, esté también puede ser parte de sistemas de RFID dado el auge que está teniendo el sector de la electrónica enfocado al sector de desarrollo del Internet of Things (IoT).

Siendo los amplificadores una parte fundamental del bloque de los sistemas de comunicaciones, este dispositivo tiene muy variadas aplicaciones, sin embargo, es indispensable la selección correcta de componentes y materiales para los usos específicos que se le vaya a dar, de lo contrario se reflejaría en la respuesta que pueda tener este dispositivo.

Recomendaciones

Dada la extensión que puede llegar a tener el desarrollo de los amplificadores, es necesario complementar este trabajo con otros que se especialicen en parámetros específicos asociados al diseño de estos dispositivos como puede ser un análisis del comportamiento en gran señal, la propagación de ondas electromagnéticas a través de líneas de microcinta, análisis de diversos materiales, etc.

Estudiar aspectos importantes de la amplificación de máxima ganancia, como estructuras alternativas que pueden proporcionar también resultados interesantes para su estudio. Es de interés también el estudio del modelado en pequeña y gran señal de este tipo de estructuras.

También es necesario hacer un análisis del transistor en diferentes condiciones de temperatura y ambientales.

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Teniendo en cuenta estas recomendaciones, se concluye que este trabajo complementa y debe ser parte de una serie de trabajos similares que ofrezcan un análisis mayor del ámbito de estudio.

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Apéndice

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Glosario

Acoplamiento. Es la adaptación de impedancias a fin de evitar reflexiones. ADS. Advanced Design System

Alambres de termo compresión

AMG. Amplificador de Máxima Ganancia BWA. Broadband Wireless Access

Cables Z. Son los cables utilizados para unir las líneas de microcinta de las redes diseñadas con la parte posterior del dispositivo, el cual hace de plano de tierra del circuito diseñado.

Caracterización. Resultados de la medición

CATV. Community Antena Television (Televisión por cable) DUT (Dispositive Under Test)

Estructura epitaxial. Diferentes capas de semiconductores

Factor de distribución. Forma en como se reparte la capacitancia del colector Figura de mérito. Característica que describe el desempeño de un dispositivo HBT Heterojunction Bipolar Transistor

Heterounion Unión de dos semiconductores con ancho de banda prohibido diferente Layout. Formato de grabada del circuito impreso

PCS. Personal Comunication System PHS. Personal Handy-phone System Stub. Codo

Taper. Línea exponencial de microcinta

Troposfera. La troposfera o tropósfera es la capa de la atmosfera que está en contacto con la superficie de la Tierra.

UHF. Ultra High Frecuency VHF. Very High Frecuency Wi-Fi. Wireless Fidelity WLL. Wireless Local Loop

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