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Mesures hyperfréquences de composants

• Mesure de dipole
• caractérisé par son facteur de réflexion
  complexe
• permet dobtenir limpédance/admittance complexe
• nécessite la mesure/détection dondes incidentes
  et réfléchies
• Mesure de quadripole
• facteur de réflexion aux deux accès
• facteur de transmission aux deux accès
• concept de matrice de répartition
• plusieurs notions de gain associées

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Dipoles

• Caractérisés par leur impédance, mesurée par leur
  facteur de réflexion
• Hypothèse impédance de référence de la ligne
  daccès réelle ZR Zc Rc
• Deux méthodes de mesures
• mesure par sonde fixe ou mobile
• utilise un détecteur sur une ligne fendue
  coaxiale ou guide dondes
• détecteur fixe?? fréquence variable
• détecteur mobile (ligne fendue) ?? fréquence
  fixe
• mesure par réflectométrie
• comparaison de la puissance mesurée par
  coupleurs directionnels
• à la puissance incidente

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Dipoles - Mesures à la ligne fendue

• Principe
• fente selon laxe z de propagation dun guide
  donde rectangulaire
• en x a/2, et y b
• ? pas de perturbation des lignes de courant
• insertion dune petite tige métallique
• ? sensibilité au champ électrique normal à la
  paroi
• ? tension RF prélevée ? enfoncement de la sonde
• schéma expérimental

b
a
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Dipoles - Mesures à la ligne fendue

V(z)
en z1
en z2 lt z1
lg/2
z1
z2
Si charge remplacée par court-circuit minimum en
z nlg/2
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Dipoles - Mesures à la ligne fendue
en z1
en z2 lt z1
zcc
z1
z2
D
en z 0, zcc
? générateur
plan de charge
En zcc le court-circuit le plus proche côté
charge En z1 Z est minimum et G1 réel
négatif z1 - zcc D avec 4pD/lg déphasage entre
Gcharge et G1 réel négatif NB. D souvent
difficile à mesurer
G1
Gcharge
4pD/lg angle dont il faut tourner vers le
générateur pour, partant de la charge,
rencontrer le premier minimum (G réel négatif)
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Mesures à la ligne fendue - Analyse des erreurs

• instabilité de fréquence
• perturbe la valeur de lg, donc la position des
  noeuds
• perturbe la valeur de Zc, donc de G mesuré
• connecteurs
• ? couplage idéal si serrage parfait
• erreur due à la présence de la sonde
• ? admittance en parallèle sur la ligne Ys
• ? glissement des nuds et des ventres si Ys
  complexe
• ? solution accorder la sonde
• ? minimiser la valeur de Ys en réglant
  lenfoncement
• ? matrice S équivalente dune admittance shunt
  Ys

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Dipoles - Erreur due à la sonde

L
générateur
Z
ligne fendue
a1
S12
a
e- jbu
e- jb(L-u)
b2
G
S11
S11
Gg 
G
a2
b1
S12
e- jb(L-u)
b
e- jbu
NB L choisi tel que G et Gg réels gt 0
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Dipoles - Erreur due à la sonde

Si Ys 0 (S11 0)
Si Gg 0
Perturbe la courbe théorique déplacement des
nuds et des ventres
car D 1 si Gg S11 0
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Dipoles - Erreur due à la sonde

Si Gg 0
Si accord Ys réel petit ? S11 réel lt 0
La puissance à détecter vaut
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Dipoles - Erreur due à la sonde

extremum si
? solution si sin2bu 0 ? 2bu np ? u nlg/4
? Laccord de la sonde préserve la position des
nuds et des ventres
G réel positif
Cas idéal Ys 0
Maxima en nlg/2 Minima en (2n1)lg/4
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Dipoles - Erreur due à la sonde

extremum si u nlg/4
Si n impair
Si n pair
Vmin
Vmax
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Dipoles - Erreur due à la sonde

a1
S12
a
e- jbu
e- jb(L-u)
b2
G
NB L choisi tel que G et Gg réels gt 0
S11
S11
Gg 
G
a2
b1
S12
e- jb(L-u)
b
e- jbu
Si accord seul (Gg ? 0) Ys réel petit ? S11 réel
lt 0
cas idéal
avec
? D est fonction de u ? déplacement des nuds et
des ventres par rapport au cas idéal
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Dipoles - Mesures à la sonde fixe

Principe la sonde est fixe, le générateur balaye
en fréquence
générateur
Z
ligne fendue
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Dipoles - Mesures à la sonde fixe

• Si Gg 0

Principe f1 telle que f - 2 q(f1) 2 n p
? f2 telle que f - 2 q(f2) (2n1) p ?

• Si Gg ? 0

erreur max
TOS mesuré
TOS
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Etalonnage des wattmètres

? méthode de la ligne de mesure, supposée adaptée
au générateur (GG 0)
On mesure avec un wattmètre suposé connu
On mesure avec le wattmètre à étalonner
Si sonde sur la ligne, supposée idéale
? mesure des minimas et maximas de tension
permet détalonnner
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Mesure permanente de la puissance

? wattmètre de passage utilisation du
wattmètre lui-même comme détecteur sur une ligne
fendue ? mesure de la puissance sur la ligne
détecteur mobile
Mais le wattmètre mesure une puissance aux
minimas et maximas
mesuré au ventre
mesuré au noeud
valable si générateur adapté