Guia en format PDF
Logo

Disseny de Sistemes Actius per a Payload de Satèl·lits LEO (Low Earth Orbit)

Codi: 45648
Crèdits: 5
2026/2027
Titulació Tipus Curs
Enginyeria de Telecomunicació OP 2

Professor/a de contacte

Nom :
Jordi Verdu Tirado
Correu electrònic :
jordi.verdu@uab.cat

Idiomes dels grups

Podeu consultar aquesta informació al final del document.

Prerequisits

Per cursar aquesta assignatura, es recomana que l'estudiant disposi de coneixements previs en:

  • Teoria de circuits lineals i anàlisi de xarxes elèctriques.
  • Electrònica analògica i dispositius semiconductors.
  • Senyals i sistemes de comunicacions.
  • Radiofreqüència i microones:
  • paràmetres S,
  • adaptació d'impedàncies,
  • carta de Smith,
  • estabilitat d'amplificadors.
  • Fonaments d'amplificadors de RF i soroll.
  • Eines de simulació de circuits electrònics.

També és recomanable tenir experiència bàsica en alguna eina CAD de disseny RF/microones


Objectius

L'assignatura té com a objectiu proporcionar els coneixements avançats necessaris per al disseny i l'anàlisi de circuits integrats monolítics de radiofreqüència i microones (MMIC) destinats a aplicacions espacials.

En finalitzar l'assignatura, l'estudiant serà capaç de:

  1. Comprendre les arquitectures i els requeriments dels sistemes RF i de microones utilitzats en missions espacials i sistemes de comunicacions per satèl·lit.
  2. Analitzar les característiques i limitacions de les principals tecnologies MMIC utilitzades en aplicacions espacials, incloent-hi GaAs, GaN i SiGe.
  3. Aplicar metodologies de disseny de circuits RF i de microones en entorns CAD professionals.
  4. Dissenyar amplificadors de baix soroll (LNA) i amplificadors de potència (PA) integrats, considerant criteris de guany, soroll, estabilitat, linealitat i eficiència.
  5. Analitzar i dissenyar blocs funcionals de conversió i generació de freqüència, com ara oscil·ladors, VCOs i mescladors.
  6. Utilitzar tècniques de simulació electromagnètica i co-simulació per validar el comportament dels circuits d'alta freqüència.
  7. Desenvolupar layouts MMIC tenint en compte les limitacions tecnològiques i els efectes electromagnètics associats.
  8. Avaluar la influència de les variacions de procés, la temperatura i l'entorn espacial sobre les prestacions del circuit.
  9. Integrar criteris de fiabilitat, radiació i qualificació espacial en el procés de disseny.
  10. Elaborar i justificar solucions de disseny MMIC per a aplicacions espacials reals a partir d'un conjunt d'especificacions.


Resultats d'aprenentatge

  • CA23 (Aplicar les tècniques especialitzades per al disseny de dispositius actius destinats a satèl·lits d'alta càrrega, amb un enfocament particular en les freqüències altes dins de la banda Q/V.) Aplicar les tècniques especialitzades per al disseny de dispositius actius destinats a satèl·lits d'alta càrrega, amb un enfocament particular en les freqüències altes dins de la banda Q/V.
  • KA21 (Definir la normativa vigent i la norma que regula el disseny de components d’espai per al cas de dispositius actius.) Definir la normativa vigent i la norma que regula el disseny de components d’espai per al cas de dispositius actius.
  • SA30 (Dissenyar circuits MMIC integrats en tecnologia de GaN per a aplicacions d’espai.) Dissenyar circuits MMIC integrats en tecnologia de GaN per a aplicacions d’espai.
  • SA31 (Dissenyar dispositius actius per a antenes actives en aplicacions de posicionament, banda L, amb satèl·lit d'òrbita baixa.) Dissenyar dispositius actius per a antenes actives en aplicacions de posicionament, banda L, amb satèl·lit d'òrbita baixa.
  • SA32 (Dissenyar amplificadors de potència i de baix soroll per a sistemes de satèl·lit d'òrbita baixa.) Dissenyar amplificadors de potència i de baix soroll per a sistemes de satèl·lit d'òrbita baixa.

Continguts

1. Introducció als sistemes RF i de microones per a aplicacions espacials

  • Arquitectures de transmissió i recepció en sistemes espacials.
  • Comunicacions per satèl·lit i càrregues útils.
  • Bandes freqüencials d'interès (S, X, Ku, Ka i Q/V).
  • Requisits de prestacions, consum, massa i fiabilitat.
  • Tendències actuals en sistemes espacials.

2. Tecnologies de semiconductors per a circuits d'alta freqüència

  • Dispositius actius per a RF i microones.
  • Tecnologies GaAs, GaN i SiGe.
  • Figures de mèrit dels dispositius.
  • Models elèctrics i models de procés.
  • Avantatges i limitacions de cada tecnologia.

3. Metodologia de disseny de circuits de microones

  • Especificacions de disseny.
  • Selecció de tecnologia.
  • Simulació de petita i gran senyal.
  • Anàlisi de sensibilitat.
  • Variacions de procés i temperatura.
  • Flux de disseny assistit per ordinador.

4. Disseny d'amplificadors de baix soroll

  • Prestacions i especificacions dels LNA.
  • Soroll i factor de soroll.
  • Adaptació simultània de soroll i guany.
  • Estabilitat.
  • Amplificadors multiestadi.
  • Casos d'estudi per a aplicacions espacials.

5. Disseny d'amplificadors de potència

  • Classes de funcionament.
  • Eficiència i linealitat.
  • Xarxes d'adaptació.
  • Tècniques de polarització.
  • Amplificadors basats en dispositius GaN.
  • Consideracions tèrmiques.

6. Oscil·ladors i síntesi de freqüència

  • Principis de generació de senyals.
  • Oscil·ladors integrats.
  • Oscil·ladors controlats per tensió.
  • Soroll de fase.
  • Bucles PLL.
  • Aplicacions en sistemes espacials.

7. Mescladors i conversió de freqüència

  • Fonaments de la conversió de freqüència.
  • Mescladors actius i passius.
  • Paràmetres de prestació.
  • Arquitectures I/Q.
  • Integració en front-ends de RF.

8. Disseny físic i simulació electromagnètica

  • Implementació física de circuits d'alta freqüència.
  • Layout de circuits integrats de microones.
  • Elements passius integrats.
  • Efectes paràsits.
  • Simulació electromagnètica.
  • Co-simulació circuit-electromagnètica.

9. Fiabilitat i qualificació per a l'espai

  • Efectes de la radiació sobre els semiconductors.
  • Variacions ambientals i degradació.
  • Estratègies de robustesa.
  • Encapsulat i integració.
  • Estàndards i processos de qualificació espacial.


Activitats formatives i Metodologia

Títol Hores ECTS Resultats d'aprenentatge
Pràctiques de laboratori de disseny RF i microones 15 0,6 CA23, KA21, SA30, SA31, SA32
Treball individual de l'estudiant 75 3 CA23, KA21, SA30, SA31, SA32
Resolució de problemes i anàlisi de circuits d'alta freqüència 5 0,2 CA23, SA32
Projecte de disseny d'un amplificador o circuit integrat de microones per a l'espai 7 0,28 CA23, SA30, SA32
Classes de teoria 22 0,88 CA23, KA21, SA32

L'assignatura combina activitats dirigides, supervisades i autònomes per afavorir l'assoliment progressiu de les competències relacionades amb el disseny de dispositius actius i circuits integrats de radiofreqüència i microones per a aplicacions espacials.

Les activitats dirigides es basen principalment en classes de teoria, on es presenten els conceptes fonamentals, les metodologies de disseny, les tecnologies de semiconductors i les restriccions pròpies de l'entorn espacial.

Les activitats supervisades inclouen pràctiques de laboratori i tutories acadèmiques. Durant les pràctiques, l'estudiant aplicarà els coneixements adquirits mitjançant eines professionals de simulació i disseny assistit per ordinador, analitzant i validant el comportament de circuits d'alta freqüència. Les tutories es destinen al seguiment de les activitats pràctiques i del projecte de disseny.

Finalment, el treball autònom inclou l'estudi individual dels continguts de l'assignatura, la resolució d'exercicis, la preparació de les activitats d'avaluació i el desenvolupament del projecte de disseny.


Nota: es reservaran 15 minuts d'una classe, dins del calendari establert pel centre/titulació, perquè l'alumnat completi les enquestes d'avaluació de l'actuació del professorat i d'avaluació de l'assignatura.

Avaluació

Activitats d'avaluació continuada

Títol Pes Hores ECTS Resultats d'aprenentatge
Examen Individual 40 1 0,04 CA23, KA21, SA30, SA31, SA32

L'avaluació es basa en una combinació de proves individuals, pràctiques de laboratori i un projecte de disseny. Aquesta metodologia permet valorar tant l'adquisició dels coneixements teòrics com la capacitat d'aplicar-los al disseny i anàlisi de circuits integrats de radiofreqüència i microones per a aplicacions espacials.


1. Examen individual

Pes: 40 %

Prova escrita destinada a avaluar l'assoliment dels coneixements teòrics de l'assignatura, incloent tecnologies de semiconductors, metodologies de disseny de circuits de RF i microones, amplificadors, oscil·ladors, mescladors i requisits propis de les aplicacions espacials.


2. Pràctiques de laboratori

Pes: 35 %

Realització de pràctiques de simulació, anàlisi i validació de circuits d'alta freqüència mitjançant eines CAD professionals. Les pràctiques permetran desenvolupar competències relacionades amb el disseny de dispositius actius i circuits integrats per a aplicacions espacials.


3. Projecte de disseny

Pes: 25 %

Desenvolupament d'un projecte de disseny d'un dispositiu o subsistema actiu per a aplicacions espacials, incloent la definició d'especificacions, simulació, anàlisi de resultats i justificació tècnica de la solució adoptada.


Condicions per superar l'assignatura

Per superar l'assignatura és necessari obtenir una qualificació mínima de 4,0 sobre 10 en cadascuna de les activitats d'avaluació (examen, pràctiques de laboratori i projecte).

La qualificació final de l'assignatura es calcularà mitjançant:

Nota final = 0,40·Examen + 0,35·Pràctiques + 0,25·Projecte


L'estudiant que no superi l'assignatura tindrà dret a una prova de recuperació de la part corresponent a l'examen, a les pràctiques o al projecte en funció de quina part s'hagi de recuperar. Pel que fa a les pràctiques i al projecte, la nota màxima que es podrà assolir en la recuperació serà un 7. En cas de recuperació, la qualificació final es calcularà com:


Nota final = 0,40·Examen de recuperació + 0,35·Pràctiques + 0,25·Projecte


En qualsevol cas, es manté l'obligació d'obtenir una qualificació mínima de 4,0 sobre 10 en cadascuna de les activitats d'avaluació.


Bibliografia


Bibliografia bàsica

  • Pozar, D. M., Microwave Engineering, 5th Edition, Wiley, 2021.
  • González, G., Microwave Transistor Amplifiers: Analysis and Design, 2nd Edition, Prentice Hall, 1997.
  • Cripps, S. C., RF Power Amplifiers for Wireless Communications, 2nd Edition, Artech House, 2006.
  • Razavi, B., RF Microelectronics, 2nd Edition, Prentice Hall, 2011.
  • Maral, G., Bousquet, M., Sun, Z., Satellite Communications Systems: Systems, Techniques and Technology, 6th Edition, Wiley, 2020.

Bibliografia complementària

  • Vendelin, G. D., Pavio, A. M., Rohde, U. L., Microwave Circuit Design Using Linear and Nonlinear Techniques, 2nd Edition, Wiley, 2005.
  • Lee, T. H., The Design of CMOS Radio-Frequency Integrated Circuits, 2nd Edition, Cambridge University Press, 2004.
  • Fortescue, P., Stark, J., Swinerd, G., Spacecraft Systems Engineering, 4th Edition, Wiley, 2011.
  • Collin, R. E., Foundations for Microwave Engineering, 2nd Edition, Wiley-IEEE Press, 2000.
  • Maas, S. A., Nonlinear Microwave and RF Circuits, 2nd Edition, Artech House, 2003.
  • Ludwig, R., Bretchko, P., RF Circuit Design: Theory and Applications, 2nd Edition, Pearson, 2008.


Programari

  • ADS
  • HFSS
  • Matlab


Grups i idiomes de l'assignatura

La informació proporcionada és provisional fins al 30 de novembre. A partir d'aquesta data, podreu consultar l'idioma de cada grup a través d'aquest enllaç. Per accedir a la informació, caldrà introduir el CODI de l'assignatura