Diseño y construcción de un amplificador de microondas de bajo ruido basado en transistores discretos

Abstract

El Departamento de Ingeniería Eléctrica (DIE) y el Departamento de Astronomía (DAS) de la Universidad de Chile se encuentran desarrollando un prototipo de receptor superheterodino para la denominada Banda 1, que abarca el rango de frecuencias desde 31 a 45 GHZ. Este trabajo se enmarca dentro del proyecto ALMA (Atacama Large Millimiter Array), que consistirá en el mayor arreglo de antenas para interferometría del mundo, y en el que trabajan diferentes organismos alrededor del mismo. El principal objetivo del presente trabajo de título consiste en el diseño y construcción de un amplificador de microondas de bajo ruido utilizando componentes discretos, que será utilizado como preamplificador en el receptor superheterodino mencionado anteriormente. Otros objetivos de esta memoria son el diseño y construcción de la empaquetadura para el amplificador, así como también sus circuitos de polarización y fuente de poder. La primera etapa consistió en el diseño de los distintos componentes. El amplificador se basó en estudios y simulaciones previas, logrando un diseño que permite la adecuada conexión de sus elementos. Para mantener un estándar, la empaquetadura mantuvo las dimensiones exteriores de los diseños que la precedían, sin embargo sus dimensiones interiores fueron diseñadas según las características de los elementos a montar en ella. Los circuitos de polarización fueron diseñados de acuerdo a los requerimientos de las distintas etapas del amplificador. La fuente de poder se basó en un diseño anterior que permite el ajuste de diferentes voltajes y corrientes de polarización, proyectándola además, para trabajos futuros. La segunda etapa corresponde a la fabricación de todos los elementos, mientras que la tercera etapa consiste en sus respectivos montajes en la empaquetadura y las uniones de todos ellos. Estos procesos fueron realizados mayoritariamente en el laboratorio del DAS, mediante la utilización de distintas técnicas. Finalmente, se analiza el desempeño de cada etapa de amplificación de manera independiente, comprobando su correcto funcionamiento en cada una de ellas y logrando resultados cercanos a las simulaciones. Además, fue posible obtener variadas consideraciones, las que podrán ser utilizadas para mejorar el desempeño en trabajos futuros.