Estudio a temperatura ambiente y criogénica de estructuras pasivas para circuitos de microondas y ondas milimétricas utilizando métodos electromagnéticos

Chávez Pérez, Ricardo Arturo (2005) Estudio a temperatura ambiente y criogénica de estructuras pasivas para circuitos de microondas y ondas milimétricas utilizando métodos electromagnéticos. Doctorado thesis, Universidad Autónoma de Nuevo León.

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Resumen

Propósito y Método del Estudio: En este trabajo de tesis se investigaron estructuras pasivas de microondas y de ondas milimétricas utilizando los simuladores electromagnéticos comerciales Momentum y Empower. Los resultados obtenidos fueron validados mediante la construcción y caracterización de varias estructuras pasivas de microondas cubriendo el espectro de frecuencias de 10 a 40 GHz. Se estudio el comportamiento eléctrico de las estructuras al ser enfriadas a temperatura criogénica. Las mediciones a temperatura ambiente fueron realizadas utilizando un Analizador de redes vectorial HP-8510C y puntas de prueba Picoprobe de 150 μm de pitch. Los circuitos de las estructuras estudiadas se construyeron utilizando substratos dieléctricos de alumina Al2O3 de 10 y 25 milésimas de pulgada de espesor con películas conductoras delgadas de Au/TiW. La caracterización eléctrica de las estructuras a las temperaturas criogénicas de 150 o K y 10 o K se llevo a cabo utilizando una cámara criogénica desarrollada en CICESE en conjunto con el Analizador de redes vectorial HP-8510C. Contribuciones y Conclusiones: Se observó en este estudio que los resultados teóricos obtenidos mediante el programa Momentum concuerdan mejor con los resultados obtenidos experimentalmente. Se concluye entonces, que el método de momentos en el que está basado el programa Momentum resulta más confiable que el método de líneas en el que se basa el programa Empower. Lo anterior se debe a los algoritmos utilizados por los programas para efectuar la discretización de los patrones metálicos de los circuitos de microondas. Al enfriar los circuitos de microondas a las temperaturas criogénicas se pudo observar un desplazamiento de la respuesta hacia arriba de la frecuencia de diseño. Lo anterior se debe al efecto de la temperatura criogénica sobre los patrones metálicos, estos se encogen por lo que la frecuencia de operación tiende a desplazarse hacia las frecuencias superiores. Los conductores formados por películas delgadas de Au/TiW así como también el substrato utilizado Al2O3 no presentaron efecto superconductor a las temperaturas de investigadas.

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