Lors de l’injection en mode rayonné, des tés de polarisation sont placés sur l’entrée de commande et sur l’entrée d’alimentation de l’oscillateur. Les entrées HF des tés de polarisation sont laissées en circuit ouvert (Figure 171).
Figure 171 : Schéma de l'injection d'un signal d'agression en mode rayonné sur le VCO
Nous injectons un signal d’agression en trois zones différentes : zone 1 sur l’entrée tension de commande 𝑉𝑐, zone 2 sur l’entrée d’alimentation 𝑉𝑐𝑐 puis zone 3 sur la sortie 𝑉𝑉𝐶𝑂 de l’oscillateur (Figure 172).
Figure 172 : Point d'injection lors de l'agression en mode rayonné du VCO
Chapitre V : Etude de la susceptibilité électromagnétique d’une PLL
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Il a été vérifié que quelle que soit la zone agressée, 𝛿𝑓 varie en 𝑃𝑖. Nous mesurons ensuite pour différentes fréquences d’oscillation du signal de sortie 𝑉𝑉𝐶𝑂, la valeur de la bande de synchronisation 𝛿𝑓. La puissance du signal d’agression est fixée à 30 𝑑𝐵𝑚. La sonde est placée à une distance = 0.5 𝑚𝑚 au-dessus des pistes.
Figure 173 : Largeur de la bande de synchronisation 𝛿𝑓 en fonction de la fréquence de fonctionnement du VCO pour trois positions d’injection
Lors d’une injection sur la piste 𝑉𝑐𝑡𝑟𝑙, la même évolution de la plage de synchronisation en fonction de la fréquence du signal d’agression que lors de l’injection en mode conduit est mesurée. Lors de l’injection sur la piste 𝑉𝑐𝑐, une plage maximale de synchronisation est mesurée autour de 1.95 𝐺𝐻𝑧. Enfin, lors de l’injection d’un signal d’agression sur la piste de sortie 𝑉𝑉𝐶𝑂, zone 3, la largeur 𝛿𝑓 est à peu près constante sur toute la bande de fréquence d’étude. Ceci vient du fait que l’oscillateur est conçu pour fonctionner dans le domaine micro-onde, son impédance de sortie est alors de 50 Ω. De plus, la sortie du VCO est chargée par l’impédance de 50 Ω de l’analyseur de spectre, aussi aucun phénomène stationnaire ne vient modifier la puissance couplée au circuit.
2.3.6 C
ONCLUSION SUR LE CIRCUITVCO
Nous avons étudié la susceptibilité électromagnétique du VCO R0S-2800-719+ de chez Mini-circuits. Après avoir vérifié son fonctionnement par la mesure de certaines de ses caractéristiques, nous avons étudié l’effet d’un signal d’agression sur son fonctionnement. Les effets observés ont été principalement des phénomènes d’intermodulation et des phénomènes de synchronisation. Le phénomène d’intermodulation provoque l’apparition de raies indésirables sur le signal de sortie du VCO. Le phénomène de synchronisation implique un contrôle de la fréquence du signal d’oscillation du VCO par la fréquence du signal d’agression. Ces deux phénomènes ont été mesurés lors de l’injection d’un signal purement sinusoïdale dans et hors bande de fonctionnement du VCO. Enfin,
Chapitre V : Etude de la susceptibilité électromagnétique d’une PLL
177
les signaux d’agression ont été injectés en mode conduit et rayonné. Les résultats obtenus sont à peu près identiques.
2.4 ETUDE DU COUPLEUR RESISTIF
Le coupleur résistif est réalisé sur un substrat de constante diélectrique 𝜀𝑟 = 2.5. La largeur du ruban à chaque accès est de 𝑤 = 4 𝑚𝑚 pour une adaptation de 50 Ω à 2 𝐺𝐻𝑧. Une photographie du circuit est présentée sur la Figure 174.
Figure 174 : Photographie du coupleur résistif
Nous mesurons le coefficient de transmission de la broche 1 vers 2. La broche 3 est chargée par une charge de 50 Ω.
Figure 175 : Coefficient de transmission S21 du coupleur résistif
Sur la bande de fréquence d’utilisation de la PLL étudiée soit de 1.5 𝐺𝐻𝑧 à 2.5 𝐺𝐻𝑧, le module du coefficient de transmission S21 entre les voies 1 et 2 présente une atténuation de 6𝑑𝐵 environ comme le prévoit la théorie. Le coefficient de réflexion est compris entre −18 𝑑𝐵 et −12 𝑑𝐵. La mesure de phase présente une variation d’une centaine de degrés sur la plage de mesure due aux dimensions du circuit.
Broche 1 Broche 2
Broche 3
Chapitre V : Etude de la susceptibilité électromagnétique d’une PLL
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On réalise une cartographie en réception de la composante z du champ électrique rayonné par le circuit lorsqu’un signal de fréquence 2 𝐺𝐻𝑧 et de puissance 5 𝑑𝐵𝑚 est injecté sur le port 1. Les ports 2 et 3 sont chargés par 50 Ω. La sonde Ez0 est placée à 0.5 𝑚𝑚 au-dessus du circuit.
Figure 176 : Cartographie en réception du coupleur résistif. La fréquence de cartographie est de 2GHz
L’échelle de la cartographie est graduée avec la quantité Eua présentée au chapitre II, qui est proportionnelle à une tension. La cartographie présentée sur la Figure 176 montre que le signal injecté sur le port 1 se divise en deux signaux. Les puissances mesurées 𝑃𝑚𝑒𝑠 par la sonde au niveau du port 1 est de −32 𝑑𝐵𝑚. La puissance mesurée au niveau des ports 2 et 3 est de −38 𝑑𝐵𝑚 . On mesure bien une atténuation de 6 𝑑𝐵 propre à ce type de coupleur.
Nous étudions dans la section suivante la susceptibilité du circuit central de la boucle à verrouillage de phase, le circuit « Div+CPF+PC+FPB ».
2.5 ETUDE DU CIRCUIT « DIV+CPF+PC+FPB »
Le circuit « Div+CPF+PC+FPB » comprend les diviseurs de fréquence, le comparateur de phase/fréquence (PFD), la pompe de charge (PC) et le filtre passe bas (FPB). Ce circuit est construit autour d’un ADF4154 de chez Analog Device.
2.5.1 P
RESENTATION DE L’ADF4154
ET DE SES DIFFERENTS REGLAGESCe composant comprend les diviseurs de fréquence, le comparateur de phase/fréquence et la pompe de charge. Le filtre passe bas doit quant à lui être ajouté. Le choix de ce composant ADF4154 est dû à sa bande de fréquence de fonctionnement qui s’étend de 500 𝑀𝐻𝑧 à 4 𝐺𝐻𝑧 pour
50Ω 𝐸𝑢𝑎 = 0.58 𝐸𝑢𝑎 = 0.29 𝐸𝑢𝑎 = 0.28 𝑃𝑚𝑒𝑠 = −32 𝑑𝐵𝑚 𝑃𝑚𝑒𝑠 = −38 𝑑𝐵𝑚 𝑃𝑚𝑒𝑠 = −38 𝑑𝐵𝑚 𝐸𝑢𝑎
Chapitre V : Etude de la susceptibilité électromagnétique d’une PLL
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le signal issu du VCO et de 10 𝑀𝐻𝑧 à 250 𝑀𝐻𝑧 pour le signal de référence issue du TCXO. Les deux contraintes suivantes peuvent donc être respectées :
- Une fréquence de référence de 𝑓𝑅𝐸𝐹 = 26 𝑀𝐻𝑧, - Une fréquence d’oscillation du VCO 𝑓𝑉𝐶𝑂 = 2 𝐺𝐻𝑧.
L’ADF4154 possède une partie numérique composée de quatre registres dans lesquels doivent être inscrits des valeurs. Elles permettent de régler les valeurs des coefficients R et N de division, le courant de sortie de la pompe de charge ainsi que différentes options ayant pour but d’optimiser certains paramètres de la PLL. La programmation de ces différents registres se fait par liaisons séries.