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Tesis de Habilitación
DOI
https://doi.org/10.11606/T.3.2020.tde-29012021-095847
Documento
Autor
Nombre completo
Gustavo Pamplona Rehder
Dirección Electrónica
Instituto/Escuela/Facultad
Área de Conocimiento
Fecha de Defensa
Publicación
São Paulo, 2020
Tribunal
Seabra, Antonio Carlos (Presidente)
Consonni, Denise
Figueroa, Hugo Enrique Hernández
Lepine, Jacques Raymond Daniel
Romero, Murilo Araujo
Título en portugués
RF MEMS em ondas milimétricas.
Palabras clave en portugués
Sistemas microeletromecânicos
Resumen en portugués
O mercado atual voltado para telecomunicações apresenta uma crescente demanda de novos serviços e aplicações utilizando grandes volumes de dados que tendem a saturar as faixas de frequências e larguras de banda disponíveis. Por isso, os centros de pesquisa têm sua atenção voltada para aplicações em ondas milimétricas (30 GHz a 300 GHz) como transmissão de vídeo em tempo real em altas taxas de Gb/s (57 GHz a 66 GHz na Europa), radares automotivos (76 GHz a 81 GHz) e imagens por RF (94 GHz, 140 GHz e acima). A recente evolução dos circuitos ativos em CMOS, com demonstrações de transistores com frequências de transição acima de 300 GHz, abre a oportunidade para o desenvolvimento de sistemas integrados de alto desempenho a baixo custo operando em ondas milimétricas. Contudo, as chaves PIN e FET realizadas em silício degradam rapidamente sua isolação com o aumento da frequência e até o momento, somente as chaves RF MEMS conseguem obter alta isolação e baixas perdas em ondas milimétricas. Neste trabalho, foram analisados o comportamento dos elementos parasitas como a capacitância no estado não-atuado, a resistência e capacitância no estado atuado e impedância da chave, para delinear algumas diretrizes gerais para o projeto de chaves em ondas milimétricas. De uma maneira geral, as chaves de banda-larga possuem um isolamento que se degrada com o aumento da frequência, mas podem ser utilizadas em varactores e defasadores com ótimos resultados. Por outro lado, chaves shunt com uma combinação de indutância e capacitância, permitem a obtenção de um zero de transmissão no estado atuado (chave aberta), alcançando um bom isolamento em frequências de até 240 GHz. Os trabalhos focados em RF MEMS para ondas milimétricas no LME visaram ao desenvolvimento de chaves. Algumas diferentes tecnologias foram utilizadas nestes desenvolvimentos: tecnologia do interposer MnM desenvolvido inteiramente no LME; tecnologia comercial CMOS 0,35 µm da foundry AMS com pósprocessamento no LME; tecnologia MEMS do CEA-LETI; tecnologia MEMS do LME.
Título en inglés
RF MEMS for millimeter waves
Palabras clave en inglés
Interposer
Microelectronics
Millimeter waves
RF MEMS
Resumen en inglés
The current telecommunications market presents an increasing demand for new services and applications using large volumes of data that tend to saturate the available frequency bands and bandwidths. As a result, research centers are focused on millimeter wave applications (30 GHz to 300 GHz) as real-time video transmission at high Gb/s rates (57 GHz to 66 GHz in Europe), automotive radars (76 GHz to 81 GHz) and RF imaging (94 GHz, 140 GHz and above). The recent evolution of active circuits in CMOS, with demonstrations of transistors with transition frequencies above 300 GHz, opens the opportunity for the development of integrated systems of high performance at low cost operating in millimeter waves. However, the PIN and FET switches made in silicon rapidly degrade their isolation with increased frequency and so far, only RF MEMS switches can achieve high isolation and low losses in millimeter waves. In this work, the behavior of the parasitic elements such as the capacitance in the non-actuated state, the resistance and capacitance in the actuated state and the impedance of the switch, were analyzed to derive some general guidelines for the design of switches in millimeter waves. In general, wideband switches have an isolation that degrades as the frequency increases, but can be used in varactors and phase shifters with optimal results. On the other hand, shunt switches with a combination of inductance and capacitance, create a transmission zero in the actuated state (open switch), achieving good isolation at frequencies up to 240 GHz. The work focused on RF MEMS for millimeter waves in the LME aimed at the development of switches and phase shifters. Some different technologies were used in these developments: MnM interposer technology developed entirely in LME; commercial 0.35 μm CMOS technology from AMS foundry with post-processing in the LME; CEA-LETI MEMS technology; LME MEMS technology.
 
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GPRehder.pdf (6.46 Mbytes)
Fecha de Publicación
2021-01-29
 
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