Diseño en tecnología GaN de la etapa de potencia de un transmisor para el sistema de navegación aérea ADS-B

Abstract

Durante los últimos años el tráfico aéreo no ha parado de crecer. Para poder gestionar todo este tráfico aéreo es necesario disponer de sistemas de navegación aérea que permitan optimizar el espacio aéreo, ya que este es limitado. Un sistema que ayudará a mejorar el uso de este espacio es el ADS-B. Gracias a este sistema será posible conocer en tiempo real la posición de las aeronaves, siendo posible reducir las distancia entre ellas. En este TFM se pretende diseñar la etapa de potencia del transmisor embarcado en las aeronaves haciendo uso de transistores basados en Nitruro de Galio, aprovechando las ventajas que este semiconductor presenta frente a otros semiconductores como pueden ser el Silicio o el Arseniuro de Galio. Como resultado de este trabajo final de máster se han obtenido dos posibles diseños para la etapa de potencia, reduciendo la complejidad de esta etapa al haber eliminado la etapa de preamplificado al hacer uso del Nitruro de Galio. Las simulaciones realizadas demuestran que ambos diseños son válidos para ser utilizados en el transmisor embarcado de ADS-B, logrando de esta manera cumplir los objetivos que se plantearon inicialmente con este TFM.

Air traffic has been continuously growing over the past few years. Given the obvious limitation of airspace, the need for air navigation systems which allow an optimal management of all that traffic is becoming more and more relevant. One of these systems is the ADS-B, which will help to provide real-time aircraft positions and therefore to reduce the distance between them. The objective of this Master Thesis is to design the power stage for the ADS-B transmitter installed onboard using Gallium Nitride based transistors, since this semiconductor presents several advantages against others, such as Silicon or Gallium Arsenide. Two candidate designs have been developed as a result of this Master Thesis. The power stage complexity has been reduced through the use of Gallium Nitride, that allowed to eliminate completely the preamplifier stage. The simulations conducted have proven that both designs are suitable for an onboard ADS-B transmitter, achieving the goals initially set for this Master Thesis.

Durant els últims anys el trànsit aeri no ha parat de créixer. Per a poder gestionar tot aquest trànsit aeri és necessari disposar de sistemes de navegació aèria que permetin optimitzar l'espai aeri, ja que aquest és limitat. Un sistema que ajudarà a millorar l'ús d'aquest espai és el ADS-B. Gràcies a aquest sistema serà possible conèixer en temps real la posició de les aeronaus, sent possible reduir les distancia entre elles. En aquest TFM es pretén dissenyar l'etapa de potència del transmissor embarcat en les aeronaus fent ús de transistors basats en Nitrur de Gal·li, aprofitant els avantatges que aquest semiconductor presenta enfront d'altres semiconductors com poden ser el Silici o l'Arsenur de Gal·li. Com a resultat d'aquest treball final de màster s'han obtingut dos possibles dissenys per a l'etapa de potència, reduint la complexitat d'aquesta etapa en haver eliminat l'etapa de preamplificado en fer ús del Nitrur de Gal·li. Les simulacions realitzades demostren que tots dos dissenys són vàlids per a ser utilitzats.