Académies de Paris, Créteil,...

Académies de Paris, Créteil, Versailles

Manip 1 ADAPTATIONS D’IMPEDANCES SUR L’AMPLIFICATEUR DE SORTIE EMISSION 2

. CERGE-HYPER 11/05/98 D.L.B.

TABLE DES MATIERES

EQUIPEMENT DU BANC DE MESURE................................................................................................... .................................... 3

GROS EQUIPEMENT ................................................................................................................ .................................................... 3PETIT MATERIEL A VERIFIER EN DEBUT ET FIN DE MANIP ............................................................................. ................... 3DIRECTIVES POUR L’EXPERIMENTATION............................................................................................................................... 3

REGLAGE ET PRISE EN EN MAIN DE L’ANALYSEUR DE RESEAU VECTORIEL................................................................. 41 - CHOISIR LES PARAMETRES DE MESURE AVEC L’AMPLIFICATEUR CONNECTE ........................................................ 42 - FAIRE UNE CORRECTION D’ERREUR ET DE CALIBRATION DE L’ANALYSEUR ........................................................... 53 - EXECUTER LA MESURE......................................................................................................................................................... 64 - IMPRESSION DES RESULTATS .............................................................................................................................................. 65 - REPRESENTATION EN ABAQUE DE SMITH......................................................................................................................... 6

REGLAGE DU CIRCUIT D’ENTREE OU DE SORTIE................................................................................................................... 6METHODE DE DEPOSE DE LA LAQUE CONDUCTRICE ( PEINTURE D’ARGENT).............................................................. 7REGLAGE DE L’UN DES CIRCUITS............................................................................................................................................ 7ABAQUE DE SMITH (Document réponse) .................................................................................................................................... 8

REPONSES (Document professeur) ................................................................................................. ............................................... 9

CIRCUIT DE SORTIE AVANT REGLAGE (ligne à sa longueur nominale) ................................................................................. 9λ à C10 Þ FIN DU REGLAGE.................................................................................................................................................. 12CIRCUIT D’ENTREE AVANT REGLAGE (ligne à sa longueur nominale) ................................................................................ 13C7 Þ FIN DU REGLAGE...................................................................................................................................................... 15

CALIBRAGE (Document professeur) ........................................................................................................................................... 16



EQUIPEMENT DU BANC DE MESURE

GROS EQUIPEMENT

1 analyseur de réseau HP 8753D 30KHz à 3GHz

1 Binoculaire avec son réticule

1 Ordinateur PC/EXCEL/LIGNE

PETIT MATERIEL A VERIFIER EN DEBUT ET FIN DE MANIP

2 Adaptateurs APC7 Ø SMA/F

1 câble SMA M Ø M

1 Clef dynamométrique SMA

1 Guide d’utilisation HP8753D

1 Disquette de sauvegarde des configurations

1 Circuit d’entrée à adapter

1 Circuit de sortie à adapter

1 Flacon de laque conductrice (peinture d’argent)

1 Flacon d’acétone

Languettes de réglages

Cotons tige

Bâtonnet de réglage

DIRECTIVES POUR L’EXPERIMENTATION

Les circuits sur lesquels vous intervenez doivent resservir plusieurs fois. En fin de séance vousdébarrasserez soigneusement les circuits de leur laque conductrice. Le poste de mesure doitêtre rangé lorsque vous le quittez.



La première partie de ce travail va consister à régler la cellule d’adaptation du circuitd’entrée de l’amplificateur de sortie d’émission. Au départ cette cellule est équipée d’élémentsqui ont été rendus réglables :

• Ligne rallongée• Capacités raccourcies

Le dipôle d’entrée du transistor a été simulé par son modèle équivalent entre les fréquencesde 2 à 3 GHz. L’opération d’adaptation d’impédance va se faire par la mesure de réflexion(paramètre S11). Les deux modes de représentation; en abaque de Smith et en diagramme deBode, seront utilisés. Le diagramme de Bode parce qu’il est d’un usage plus habituel pour lesétudiants, parce que la représentation sur une grande plage de fréquence y est plus aisée. Enabaque de Smith parce que le réglage y est beaucoup plus facile, parce que la représentation desparamètres S est celle des études en haute fréquence.

REGLAGE ET PRISE EN EN MAIN DE L’ANALYSEUR DE RESEAU VECTORIEL

Une procédure de mesure avec l’analyseur de réseau vectoriel s’établit en quatre temps• Choisir les paramètres de mesure avec l’amplificateur connecté• Faire une correction d’erreur et de calibrage de l’analyseur• Exécuter la mesure• Impression et sauvegarde des résultat

1 - CHOISIR LES PARAMETRES DE MESURE AVEC L’AMPLIFICATEUR CONNECTE

1a) Monter le circuit à calibrer directement sur le port 1 en utilisant :• Un adaptateur APC7 (appelés aussi 7mm) / SMA M• Un cable SMA F/F

Attention !• Vous utiliserez la clef dynamométrique pour le serrage au couple préconisé de tous

les éléments SMA (appelés aussi 3.5mm ou RIM)• Vous maintiendrez le circuit seulement par son connecteur lors de l’effort

nécessaire au serrage (pour éviter la rupture de composants CMS)• Les connecteurs exigent un soin extrême, leur vieillissement peut affecter totalement

des mesures qui seraient faites avec l’analyseur. Ne pas toucher les zones decontacts avec les doigts. Respecter les procédures de montage et les couples, ne pasexercer d’efforts mécaniques.

1b) Choisir les paramètres de mesure

• Initialiser les réglages

• Fréquence de début = 30KHz

• Fréquence de fin = 3GHz

• Le type de paramètre mesuré

• Le mode d’affichage

• Régler les paramètres de calibrage

START K / m 0 3

PRESET

START

STOP

MEAS

FORMAT

G / n 3

Refl : FWD S11 (B/R)

MODULE LOG

AUTO SCALE SCALE REF



•

• Retoucher les paramètres de calibrage .... .... si nécessaire

• Passer en deux voies

• Passer sur l’édition voie 2

• Le mode d’affichage

• Régler les paramètres de calibrage

2 - FAIRE UNE CORRECTION D’ERREUR ET DE CALIBRATION DE L’ANALYSEUR

L’opération de calibrage de l’analyseur permet de s’affranchir des imperfections internes àl’appareil et surtout à la connectique externe. A partir de cette opération l’analyseur construitdes tables de correction pour la mesure engagée. La correction se fait dans les différentsmodes.

• Transmission Port 1 Ø Port 2 donc S21• Transmission Port 2 Ø Port 1 donc S12• Réflexion Port 1 Ø Port 1 donc S11• Réflexion Port 2 Ø Port 2 donc S22

Pour les paramètres de réflexion cette opération se fait sur des éléments élémentaires simples(mais pas faciles à faire pratiquement) à savoir :

• Sur court-circuit• Sur circuit ouvert• Sur charge 50Ω

Dans le cas qui est le nôtre, le calibrage serait à faire dans le mode de réflexion S11. (Ledeuxième port pourrait, dans cette configuration, être utilisé comme charge 50Ω si uneapplication particulière le requerrait).

DISPLAY

Chan 2

FORMAT

SCALEREFERENCE

AUTO SCALE

Dual On/Off

SCALE REF

Phase

PRESET START

PORT 1

STOP

Chan 2 DISPLAY FORMAT MEAS

hp Hewlett 8753D Packard



Le calibrage se fait avec la connectique utilisée pour la mesure et un « kit d ’étalonnage »comportant les éléments mentionnés ci dessus. A titre indicatif le coût d’un kitd ’étalonnage est de l’ordre de 20Kf., ceci se justifiant par le fait qu’il s’agit d’un matérielmétrologique.

Le calibrage a déjà été fait pour vous. Vous vous contenterez de :• Vérifier que le câble que vous utilisez porte la référence « MANIP 1 »• Passer dans le mode de sauvegarde

• Sélectionner le calibrage « MANIP1CB »

• Rappeler le calibrage

3 - EXECUTER LA MESURE

La mesure peut être agrémentée de marqueurs. Trois de ceux ci sont intéressants, un marqueur endébut de gamme, un en fin de gamme, le troisième à la fréquence de travail du circuitd’adaptation soit 2,3GHz.

• Poser le marqueur 1

• Modifier sa position à l’aide de la molette ou du clavier numérique et de

Ou de :

• Poser les deux autres marqueurs de la même façon.

4 - IMPRESSION DES RESULTATS

Imprimer les résultats en actionnant :

5 - REPRESENTATION EN ABAQUE DE SMITH

Reprendre toute la procédure de 1 à 4 en se plaçant cette fois ci dans les conditions suivantes :• Affichage en abaque de Smith.

• Affichage une voie seulement

• Deux curseurs en début et fin de bande

• Un curseur à la fréquence de 2,3GHz

Terminer par l’impression du document dans cette représentation.

REGLAGE DU CIRCUIT D’ENTREE OU DE SORTIE

Le réglage va consister à déposer des plages de peinture d’argent afin de• Réduire les longueurs de lignes,• Augmenter la valeur des capacités.

... cela en se servant de l’analyseur de réseau en mode de réflexion S11. L’adaptation seraparfaite lorsque le curseur réglé à 2,3GHz sera au centre de l’abaque normalisée à 50Ω.(TOS=1)

SAVE/RECALL

K / m

MARKER

COPY

RECALL STATE

MARKER 1

PRINT MONOCHROME



METHODE DE DEPOSE DE LA LAQUE CONDUCTRICE ( PEINTURE D’ARGENT)

Cette procédure requiert le plus grand soin, il vaut mieux, dans ce genre d’entreprise, s’appelerLéonard. La barbouille est interdite.

• En se servant d’un bâtonnet prendre la quantité de vernis juste nécessaire et ledéposer sur le circuit (1 ou 2mm2 pas plus). Etaler avec précaution avec la pointe dubâtonnet

• Sécher la laque au sèche cheveux 2 à 3mn. L’évaporation du solvant doit êtrecomplète sinon vôtre réglage se décalera (séchage complet en 24h). Terminer leréglage, sèche cheveux en position « froid ».

• Un excès de vernis peut s’éliminer en utilisant le diluant, (il n’y a pas depolymérisation de la laque). Tremper l’extrémité d’un Coton-Tige dans le diluant. LeCoton-Tige ne doit pas être saturé. Si nécessaire, en enlever l’excès en posant leCoton-Tige sur un papier absorbant. Balayer doucement la zone de laque à éliminertoujours dans le même sens, (pas de barbouille) lorsqu’elle commence à partir donnerun léger mouvement de rotation au Coton-Tige pour qu’il présente une surfacetoujours nette au circuit.

REGLAGE DE L’UN DES CIRCUITS

On donne :• Circuit d’entrée réglage de C7 C8 (λ2=9,9mm)• Circuit de sortie réglage de C9 C10 (λ3=2,8mm)

Les réglages se font avec le circuit à régler relié à l’analyseur en fonctionnement.

a) Commencer par régler la ligne à sa valeur nominale. En effet deux paramètres (2 capacités)suffisent pour placer un point dans un plan. La ligne pourra éventuellement être retouchéeultérieurement.

b) A l’aide des languettes de circuit imprimé regarder, sur la réponse en abaque de Smith,l’action d’une modification de la valeur de Cx puis de Cy (il est probable qu’une modificationde la ligne ne soit pas significative à ce stade du réglage).

c) Corriger l’élément qui vous semble avoir l’effet le plus efficace pour amener le marqueur2,3GHz au centre de l’abaque. Au fur et à mesure du séchage observer l’évolution du lieu deS11 sur l’abaque. La surface corrigée à la laque doit amener une correction analogue à celleprévue. Observer la sensibilité du circuit à la température lors de la phase de refroidissement.

d) Reprendre les étapes b et c jusqu’au réglage complet de la cellule. Au fur et à mesure de laprogression du réglage réduire la taille des corrections apportées.

e) Le réglage étant terminé, imprimer les résultats dans ce mode de représentation puis, repasserdans le mode d’affichage initial ( représentation de Bode) et imprimer

f) Relever les dimensions du circuit final à l’aide du binoculaire

g) En utilisant « LIGNE » tracer la figure d’adaptation de ce circuit en abaque de Smith.

h) Indiquer sur les deux représentations les pulsations de coupure à -3dB (Pour le paramètre S11cela signifie que la moitié de l’énergie incidente est renvoyée à la source)

z



ABAQUE DE SMITH (Document réponse)



REPONSES (Document professeur)

CIRCUIT DE SORTIE AVANT REGLAGE (ligne à sa longueur nominale)



CALIBRAGE (Document professeur)

Nous utiliserons ici un kit d’étalonnage de type N femelle, le type du port est donc mâle, laprocédure de calibrage prend en compte ces deux paramètres.

2a) Exécuter le calibrage

• Sélectionner un kit de calibrage

• Sélectionner le type de paramètre

• Remplacer le circuit à régler par le circuit ouvert

• Exécuter le calibrage de court-circuit

• Remplacer le circuit ouvert par le court-circuit

• Exécuter le calibrage de circuit ouvert

• Remplacer le court-circuit par la charge 50Ω

• Exécuter le calibrage sur charge 50Ω

• Terminer le calibrage par

2b) Sauvegarder les paramètres de calibrage pour pouvoir les retrouver tout au long du réglage del’amplificateur. La sauvegarde se fait sur disquette ou en mémoire interne.

• Passer dans le mode de sauvegarde

• Sélectionner le mode disque interne

• Sauvegarder le calibrage

• Noter le nom proposé à votre sauvegarde

CAL

SAVE/RECALL

CAL KITS N M

RETURN

CALIBRATE MENU S11 1-PORT

OPEN (M)

SHORT (M)

LOAD (M)

DONE 1-PORT CAL

RETURNINTERNAL DISK

SAVE STATE

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