Projeto de trans-recetores satélite em tecnologia GaAs MMIC

• Autor(a) principal: Pinho, Guilherme Rafael Vidal Tomás Pinaz de
• Data de Publicação: 2020
• Tipo de documento: Dissertação
• Idioma: por
• Título da fonte: Repositório Científico de Acesso Aberto de Portugal (Repositórios Cientìficos)
• Texto Completo: http://hdl.handle.net/10773/30342
• topic: Amplificador de baixo ruído; Amplificador de potência; Antena F-invertida planar; Arsenieto de gálio; Banda K; Circuito integrado monolítico de microondas; Comunicações via satélite; Ondas milimétricas; Rádio-frequência

Com a evolução da tecnologia, as comunicações via satélite têm ganho alguma preponderância em comparação com as formas de comunicação tradicionais, como a fibra ótica ou o cobre, em situações de catástrofe, em regiões remotas do planeta, bem como na melhoria da qualidade de serviços globais. Como consequência, nos últimos anos, múltiplas empresas privadas têm reacendido o interesse no desenvolvimento de constelações de satélites de órbita terrestre baixa (LEO). Assim, o facto dos satélites LEO se encontrarem mais próximos da superfície terrestre, em conjunto com a sobrelotação do espectro eletromagnético nas frequências mais baixas e, com o elevado financiamento, ao nível de investigação, em projetos para frequências elevadas, faz com que o interesse em projetar componentes nessas frequências para uso em projetos espaciais esteja a aumentar consideravelmente. Tendo em consideração o referido, a presente dissertação de mestrado tem como objetivo projetar e simular três dispositivos: um Amplificador de Baixo Ruído (LNA), um Amplificador de Potência (PA) e uma Antena F-Invertida Planar (PIFA) com o intuito de serem implementados num único circuito integrado monolítico de micro-ondas (MMIC), para, posteriormente, puderem ser incorporados num sistema de rádio para comunicações via satélite. Estes dispositivos foram implementados com a finalidade de operaram na banda K do espectro eletromagnético, mais concretamente, entre os 19.7 GHz e os 21.2 GHz. Ademais, estes projetos foram simulados com o recurso ao design kit do processo PH25 da UMS, sendo este baseado numa tecnologia em Arsenieto de Gálio. No que concerne aos resultados obtidos, o LNA projetado apresenta um ganho de 10-11.4dB, uma figura de ruído inferior a 1.3dB, e uma área de ocupação de 1.49 mm2. O PA projetado apresenta um ganho de 15.9-18.2dB, uma eficiência da potência adicionada (PAE) de 21.4-23.2%, uma potência de saída de 17.1-17.5dBm e uma área de ocupação de 1.59 mm2. Por fim, a PIFA projetada exibe uma largura de banda de 860 MHz (20.27-21.13 GHz), uma magnitude do coeficiente de reflexão de entrada, à frequência de ressonância (20.68 GHz), de -29.40dB, um rácio de tensão de ondas estacionárias (VSWR), dentro da largura de banda, sempre inferior a 2 e um ganho realizado de 2.44dBi. A título conclusivo, é relevante referir que a área ocupada pelo conjunto LNA/PA/PIFA foi de, aproximadamente, 4 mm2. Todos os projetos e simulações realizados na presente dissertação foram efetuados com o recursos ao software Advanced Design System (ADS) e ao Computer Simulation Technology (CST).