Resumen de Técnicas de diseño y análisis de mezcladores MMIC mediante series de Volterra
En esta Tesis se aplican distintas metodologías de análisis no lineal de mezcladores FET basadas en la expansión funcional de Volterra. Partiendo de una revisión de los modelos actuales de FET de AsGa más extendidos, y de los métodos de la entrada armónica y las corrientes no lineales, la investigación realizada incluye las series de Volterra con kernels variantes en el tiempo y series dobles de Volterra. Se utilizan herramientas sistemáticas de análisis y fórmulas recursivas para la determinación de las corrientes no lineales. Mediante la aplicación de propiedades de simetría, se dedica especial atención a la extensión de los métodos de análisis para la descripción de configuraciones balanceadas.
Se proponen dos estructuras de baluns activos, basadas en el par diferencial, para equilibrar las entradas a los puertos de OL y salida de un mezclador doblemente balanceado. Para el análisis de los baluns se utilizan series de Volterra junto con un modelo adecuado para los dispositivos activos, y se obtienen expresiones cerradas para la evaluación de la ganancia e IMD. Se proponen criterios para la selección de los parámetros de diseño. Los resultados de las simulaciones se comparan con métodos alternativos de análisis no lineal, mostrando una buena correspondencia.
Se aplica una descripción general sobre las series dobles de Volterra al análisis de circuitos no lineales de microondas variantes en el tiempo, poniendo especial énfasis en mezcladores FET. Se obtienen fórmulas recursivas y expresiones cerradas de las funciones de transferencia no lineales, a partir de un método de las corrientes no lineales generalizado a sistemas no lineales con dos puertos de entrada. Este enfoque también se utiliza para presentar una demostración formal de la técnica de análisis de gran señal-pequeña señal.
Se propone un diseño de banda ancha para optimización de la IMD de un mezclador MMIC, con HEMTs en una configuración basada en la célula de Gilbert. El método desarrollado está basado en el análisis mediante series de Volterra y se obtienen expresiones en forma cerrada. Los dispositivos activos se polarizan en la región subumbral, en la que la dependencia de la corriente con la tensión drenador-fuente es aproximadamente lineal, y se presenta una aproximación exponencial para la fuente de corriente del drenador. Se incluyen en el diseño baluns activos de OL y salida para reducir el nivel de OL. La ganancia de conversión teórica, el nivel óptimo de OL, la respuesta fundamental y el nivel de salida de la IMD han sido calculados. El método de análisis ha sido validado comparando los resultados teóricos con medidas. El chip ha sido construido utilizando HEMTs de AsGa del proceso ED02AH de la fundición Philips Microwave Limeil (ahora OMMIC). Este circuito con múltiples dispositivos ha sido ampliamente caracterizado mostrando un buen comportamiento entre 0;3 y 10 GHz, con ganancia de conversión en un ancho de banda de 7 GHz y bajo consumo de potencia, y características comparables con mezcladores de más baja frecuencia.
