Geração de RF de alta potência baseado em linhas de transmissão não lineares para sistemas pulsados em satélites

• Autor(a) principal: Lucas dos Reis Raimundi
• Data de Publicação: 2019
• Tipo de documento: Dissertação
• Idioma: por
• Título da fonte: Biblioteca Digital de Teses e Dissertações do INPE
• Texto Completo: http://urlib.net/sid.inpe.br/mtc-m21c/2019/12.19.16.48

Linhas de Transmissão Não Lineares (LTNLs) têm sido estudadas nos últimos anos para gerar sinais de radiofrequência de alta potência. Basicamente, duas configurações principais de LTNLs podem ser consideradas. A primeira configuração diz respeito a uma linha contínua não dispersiva, conhecida como linha giromagnética, que consiste em uma linha de transmissão coaxial carregada com núcleos magnéticos baseados em ferrita. A segunda configuração está relacionada a uma linha dispersiva agrupada, composta por uma rede de seções LC com componentes não lineares, onde sua operação é dada com base no comportamento não linear dos componentes da seção LC, capacitores ou indutores, em função da tensão ou corrente aplicada, respectivamente, bem como nas propriedades dispersivas da linha, geradas pela configuração periódica dos elementos LC. No entanto, considerando sinais de alta potência, a aplicação desses dispositivos usando capacitores de cerâmica não lineares como linhas capacitivas é restrita a frequências em torno de 100 MHz, uma vez que, em altas tensões, impedâncias parasitas na estrutura da linha limitam a frequência máxima de operação, bem como o valor alto de saturação da capacitância desses componentes. Por outro lado, o uso de diodos de capacitância variável tem permitido a operação das LTNLs em frequências mais altas, uma vez que estes apresentam capacitâncias de saturação menores. Este trabalho de dissertação apresenta os resultados do estudo de LTNLs capacitivas dispersivas, para geração de radiofrequência, com base em diodos Schottky de carbeto de silício, com o objetivo de verificar a capacidade destas linhas em gerar radiofrequências na faixa de UHF. O princípio de operação das referidas linhas e sua teoria são apresentados. Inicialmente, a variação da capacitância dos diodos em função da tensão é modelada. Cinco protótipos de LTNLs capacitivas foram implementados experimentalmente e os resultados foram comparados com simulações Spice no domínio do tempo e da frequência. A extração do sinal de radiofrequência de saída foi realizada através da utilização de circuitos casadores de impedância, conectando as LTNLs a antenas do tipo corneta, permitindo a irradiação da onda eletromagnética gerada pelos protótipos. Foram gerados sinais de RF de alta tensão com frequências entre 180 e 280 MHz. Considerando a utilização de diodos Schottky de carbeto de silício, estes resultados são inéditos na literatura. Parâmetros de tensão e potência dos sinais de saída são analisados e todos os resultados discutidos. As perdas associadas às impedâncias parasitas presentes no layout das linhas foram um fator limitante na geração de frequências maiores, bem como a variação dos parâmetros dos diodos utilizados. Entretanto, dadas as frequências geradas, observa-se que a utilização dos diodos Schottky de carbeto de silício são uma boa opção para a geração de radiofrequências em alta tensão, na faixa de UHF. Os resultados obtidos confirmam que as LTNLs capacitivas são uma alternativa compacta e de baixa complexidade na geração de RF para aplicações em sistemas de comunicação pulsados.