"Contribución al desarrollo de técnicas de simulación de mmics de comunicaciones en procesos comerciales (sige, gaas y cmos): hacia el primer ""run”"
- Autores: Yolanda Jato Llano
- Directores de la Tesis: Amparo Herrera Guardado (dir. tes.)
- Lectura: En la Universidad de Cantabria ( España ) en 2009
- Idioma: español
- Tribunal Calificador de la Tesis: Jose Luis García (presid.), Almudena Suárez Rodríguez (secret.), Víctor Araña Pulido (voc.), Francisco Javier Casajús Quirós (voc.), Jesús Grajal de la Fuente (voc.)
- Materias:
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- Resumen
Uno de los sectores industriales que reporta un mayor número de ingresos en el ámbito de las telecomunicaciones es el de las comunicaciones inalámbricas. Las operadoras de este tipo de servicios compiten por ser las primeras en sacar sus productos al mercado para obtener así mayores cuotas de ventas. Además tratan de ofrecer artículos que cumplan las exigencias del usuario en cuanto a precio del terminal, duración de la batería y calidad del producto. Todos estos problemas se trasladan también al diseñador de los circuitos monolíticos utilizados en la fabricación de esos terminales, ya que éste debe conseguir un diseño fiable, de altas prestaciones, bajo coste y a ser posible en una o dos iteraciones de fabricación con el fin de que el producto salga al mercado en poco tiempo.
En esta Tesis se analizan las tecnologías comerciales más utilizadas en el diseño de circuitos MMIC (SiGe, CMOS y GaAs) con el fin de determinar cuál de ellas es más apta para conseguir los objetivos impuestos por el mercado. Para ello se comienza desde la base, realizando un estudio exhaustivo de cada uno de estos procesos así como de varias librerías comerciales con las que se realiza el diseño de los circuitos aquí desarrollados. Se presentan los distintos componentes que ofrece cada librería y se muestra tanto con simulaciones como con medidas la exactitud de los modelos ofrecidos por cada una de ellas. Cuanto más completo sea el modelo proporcionado, más probabilidad se tiene de que lo que se simula sea lo que realmente se obtendrá en las medidas, de ahí la gran importancia de este análisis.
El siguiente paso es el de comprobar el funcionamiento de los modelos de los componentes mediante su utilización en circuitos de comunicaciones. Aquí se podrá ver realmente la influencia que tienen estos modelos sobre el comportamiento del circuito. Para ello, en la Tesis se diseñan, simulan y miden varios circuitos con múltiples aplicaciones y en distintas tecnologías de fabricación, con el fin de poder establecer una comparación entre ellas.
En tecnologías de SiGe se han diseñado dos amplificadores de bajo ruido, un mezclador descendente y un filtro paso bajo, todos ellos integrantes de un receptor de conversión directa para WLAN 802.11a. Se explica detalladamente el proceso de diseño, ya que presenta características particulares al tratarse de un receptor de conversión directa. Además también se muestran las medidas realizadas, pudiéndose de esta forma verificar la necesidad de incluir pasos extra en el proceso de diseño debido a las discrepancias encontradas con las simulaciones.
En la tecnología GaAs se ha realizado el diseño de un amplificador de potencia integrado con un híbrido y de dos amplificadores de alto IP3 para aplicaciones S-DMB en banda S y UHF. El proceso seguido es similar al de los circuitos de SiGe, mostrándose todo el proceso de diseño y realizando medidas a todos los circuitos, tanto con sondas coplanares como en distintos montajes.
Por último se ha diseñado en tecnología CMOS un conversor de doble banda para un receptor GPS/GALILEO, realizándose igualmente simulaciones y medidas.
De las tecnologías de fabricación estudiadas, las que presentan más problemas en cuanto a falta e inexactitud de modelos son las basadas en Si. Estas tecnologías no incluyen componentes esenciales en el diseño de circuitos de alta frecuencia dando lugar a resultados de medida que difieren en gran parte de lo obtenido en simulación. Por otro lado, las tecnologías basadas en GaAs, más maduras en el campo de la RF y las microondas, ofrecen modelos muy completos, así como herramientas adicionales de verificación de la robustez del diseño (análisis de yield y sensibilidad) que permiten la obtención de resultados muy buenos, incluso con una única iteración de fabricación.
El diseño de estos circuitos en las distintas tecnologías nos ha permitido profundizar en la problemática que presenta cada una a la hora de la realización del diseño e identificar los puntos más conflictivos. A partir de estos estudios, en la Tesis se recogen distintas técnicas de simulación que permitirán al diseñador conseguir mejores diseños y con un coste más reducido, ya que las iteraciones de fabricación se reducen.
