[en] ABSTRACT: This work describes the design of a low noise amplifier that would be located at the beginning of an interferometer for different purposes in the field of radio astronomy. First, the transistor characteristics were studied for the transistor BFU910, so its behavior is well known. Once its most important characteristics for an amplifier design were analyzed, further analysis was aimed at the gain and the noise figure because the amplifier gain must be at least 20 dB and it must have less than 2 dB of noise figure for the frequency band from 10 to 20 GHz. The first stage should have the minimum noise figure, as it predominates in the total noise figure of the amplifier. The gain characteristic determines the number of stages that the amplifier needs to get the gain goal. It was observed that the aim could be achieved with at least two stages, but for a two-stage design, the amplifier was unstable and the gain was not flat enough. To solve this problem, a feedback and an equalizer were added in the second stage and at the end of the circuit respectively, but the gain was reduced, so another stage was added. A 10 Ω resistor was also added at the end of the circuit to increase the amplifier stability. To implement the amplifier, it was important to introduce the real components such as resistors and capacitors. This was considered in the design by correcting the differences produced on the circuit due to the real component effects. Also, it was necessary to keep in mind the layouts of the transmission lines and of each component, to develop the full layout of the amplifier. Secondly, the amplifier was built and assembled with coaxial connectors to proceed with the measurements of the circuit. Subsequently, the amplifier characteristics were measured (Scattering parameters, noise figure and 1dB compression point) at room temperature to check its performance and compare it with the simulation results. Finally, the amplifier was subjected to a cryogenic temperature (below 30 K) to know how it would work under extreme conditions. The obtained results of gain and noise figure were compared with the room temperature results.

[es] RESUMEN: Este trabajo trata sobre el diseño de un amplificador de bajo ruido de banda ancha para el ámbito de la radioastronomía. Este amplificador irá en la parte frontal de un interferómetro. En primer lugar, se examinaron las características del transistor a utilizar, el BFU910, para conocer su comportamiento. Una vez analizadas las características más relevantes del transistor para realizar un amplificador, se prestó mayor atención a sus propiedades de ganancia y figura de ruido, ya que el diseño debía tener una ganancia de aproximadamente 20 dB y una figura de ruido menor de 2 dB en la banda de 10 GHz a 20 GHz. La figura de ruido mínima debe estar en la primera etapa, ya que es la que predomina en la figura de ruido total. Además, la característica de ganancia definirá el número de etapas que deberá tener el amplificador para llegar al objetivo de ganancia. Se observó que con al menos dos etapas era posible llegar al objetivo de ganancia, pero al realizar el diseño, el amplificador era inestable al final de la banda de frecuencias, y que la ganancia no era plana, por lo que se añadió una realimentación en el segundo transistor y un ecualizador al final del circuito. Al añadir estos componentes, el parámetro de estabilidad mejoró considerablemente, pero la ganancia era demasiado baja, por lo que se añadió otra etapa y se solucionaron estos problemas. Después del ecualizador, se añadió una resistencia de 10 Ω para que fuese más estable el amplificador. Para implementar el circuito, se prestó atención a la utilización de componentes reales, como condensadores y resistencias. Esto se tuvo en cuenta en el diseño, corrigiendo las variaciones que se producían en el circuito por los efectos que introducen estos elementos reales. Además, se tuvo en cuenta los layouts de las líneas de transmisión y de cada componente para la realización de la máscara completa del amplificador. En segundo lugar, se realizó la fabricación y montaje del amplificador con conectores coaxiales para poder realizar su medida. Posteriormente, se midieron sus características (parámetros de Scattering, figura de ruido y punto de compresión 1 dB) a temperatura ambiente para comprobar su funcionamiento y compararlo con la simulación del circuito. Por último, se hicieron las medidas de ruido y ganancia a temperatura criogénica para saber cómo funcionaba el amplificador a esas temperaturas tan extremas (por debajo de 30 K) y compararlo con su respuesta de ganancia y ruido a temperatura ambiente.