Etalonnage du bloc passif du banc

III.3.1.1Principe de l’étalonnage du banc d’enveloppe en paramètres S

Le plan de référence de la mesure étalonnée est le plan d’entrée du récepteur (plan 3 de la figure III-6). La procédure d’étalonnage permet de ramener les ondes mesurées dans les plans d’entrée et de sortie du DUT (plans 2 et 4 respectivement). Les différents blocs étant passifs, la seule connaissance de leurs paramètres S en module et phase dans la bande d’intérêt permet de connaître les enveloppes aux accès du DUT. Les différents paramètres Sij de transmission et de couplage des coupleurs, élargis aux connecteurs, câbles RF, et des deux voies RF du switch sont tout d’abord mesurés à l’analyseur de réseaux vectoriel (ARV), dans une bande passante définie (typiquement 5 fois la bande de modulation, afin de prendre en compte l’élargissement spectral) autour de la fréquence porteuse.

La figure III-6 illustre les différents blocs passifs à inclure dans la procédure d’étalonnage. A l’entrée : le signal RF couplé, est aiguillé par le switch sur la voie 1, en équivalent bande de base, l’enveloppe complexe est multipliée par le coefficient ºáÉk4. De même, en sortie, celle-ci est multipliée par le coefficient ºáÉ+4.

Figure III-6 : schéma-bloc du bloc passif à inclure lors de la procédure d’étalonnage en enveloppe Un algorithme développé permet la correction des ondes mesurées dans le domaine fréquentiel. Une interpolation linéaire permet d’obtenir les valeurs des paramètres S mesurés à l’analyseur de réseaux à chaque point de fréquence de l’enveloppe.

Typiquement, la résolution fréquentielle ∆f des signaux générés sur le banc est

∆f=Fe/N (avec une fréquence d’échantillonnage Fe de 50MHz, et un nombre d’échantillons dans la trame N=40000, la résolution fréquentielle est ∆f=1250Hz). La résolution fréquentielle de la mesure des paramètres S du bloc passif est fixée par le pas choisi à l’ARV

(pour une bande totale de 500MHz et un nombre de points de 4000, la résolution est alors de 125KHz).

Les enveloppes complexes corrigées ̃ et ̃ des ondes mesurées ̃É et ̃É, en équivalent bande de base, sont donc déterminées fréquentiellement par les équations suivantes :

$^෨4 ^{á^]:

{á_Ê]:$^෨_É4

ºá4 _{áÊర^k_:ºáÉ4

Finalement, les enveloppes complexes des ondes aux accès du DUT, dans les plans 1 et 2, sont obtenues par FFT inverse de $^෨4 et ºá4.

III.3.1.2Validation de la procédure d’étalonnage

La validation de la procédure d’étalonnage est faite en substituant l’amplificateur sous test par une connexion directe entre les deux accès (plans 2 et 4). Il est alors vérifié l’égalité des mesures en puissance Pentrée et Psortie effectuées dans les deux plans 2 et 4 avec le VSA (données IQ collectées puis corrigées en paramètres S), et leur équivalence avec le niveau de référence P_ref mesuré avec une sonde de puissance (NRPZ21 R&S) [R&S-NRPZ21] dans le plan NRP, et ramené dans le plan NRP offset (plan de sortie coupleur de sortie ,offset de +32dB rajouté). La mesure est effectuée en CW, pour un niveau d’atténuation d’entrée du récepteur fixé. Le schéma bloc de la mesure est alors représenté à la figure III-7 :

Figure III-7 : schéma bloc de la mesure pour la validation de l’étalonnage en puissance et en phase du banc

La dynamique du récepteur est fixée par le couple ATT+REL LEVEL. Les mesures sont effectuées avec un niveau de référence (REF LEVEL) fixé à 0dBm et un niveau d’atténuation (ATT) de 30dB. La figure III-8 représente les mesures comparatives entre la puissance déduite des ondes mesurées au VSA et corrigées dans le plan de référence, et la

puissance de référence mesurée à la sonde de puissance. On observe que le plancher de bruit pour cet état du récepteur se trouve, pour la courbe rouge par exemple, aux alentours de -40dBm. La limite de la saturation de l’entrée du récepteur (mélangeurs de l’étage RF) se situe à +18dBm. On dispose donc d’une dynamique du banc en mesure instantanée temporelle de 60dB environ. En sortie, en prévision du gain apporté par le DUT, on disposera d’un plancher de bruit à -30dBm (la saturation du récepteur n’a pas été atteinte en sortie, mais il est raisonnable de penser qu’on dispose d’une même dynamique de 60dB).

Cette mesure valide l’étalonnage en amplitude (puissance) du banc. La mesure du déphasage entre les deux plans 2 et 4 est représentée sur la courbe grise. On observe une différence de +/-1 degré sur une dynamique de 50dB, ce qui valide l’étalonnage en phase du banc. Dans le plancher de bruit du récepteur, on observe une variation de phase aléatoire, à la différence de la variation typique d’AM/PM après l’apparition de la saturation de la courbe rouge (puissances supérieures à +15dBm).

Figure III-8 : courbes comparatives entre les mesures étalonnées au VSA et la mesure de référence à la sonde de puissance sur une connexion directe (mesures VSA : courbes rouge et bleue, sonde de puissance : noir). Evolution du déphasage entre les deux plans sur une connexion directe en fonction

de la puissance du générateur (gris)

L’écart à bas niveau entre les courbes bleue et rouge provient de la différence de couplage entre l’entrée et la sortie. Lorsqu’on se situe dans le plancher de bruit du récepteur (environ -55dBm avec le couple atténuateur + ref level choisi), la procédure d’étalonnage en paramètres S corrige par les deux coefficients différents {á_^]:

{áÊ]: ^{(entrée) et} k

{áÊర: ^(sortie).

La sonde de puissance voit quant à elle son plancher de bruit (-67dBm spécifié) augmenté d’une valeur égale au facteur d’atténuation de sortie (32dB), et se situe donc à -35dBm environ.