4.2) Etude de sensibilité du 2 ème mélangeur

K Circuit décalé de 50µm

Circuit centré dans le guide RF 8µm de colle

13µm de colle 18µm de colle

Fig. III.13 : Etude de sensibilité du récepteur utilisant un 1er mélangeur sans accord mobile représenté sur la figure III.12. La paire de diodes est située dans le guide RF. L’épaisseur de colle est fixée successivement entre 8 µm et 18 µm et le quartz est décalé de 0 µm à 50 µm dans le canal vers la sortie FI.

D’après les résultats présentés sur la figure III.13, les performances de bruit du mélangeur calculée varient sensiblement avec l’épaisseur de colle quand le circuit quartz est correctement positionné (correspondant à une paire de diodes centrée dans le guide RF), et dramatiquement quand le circuit est décalé de 50 µm vers la sortie FI.

III.4.2) Etude de sensibilité du 2^ème mélangeur

Le deuxième type de mélangeur sans accord mobile a été conçu avec une paire de diodes planaires dans le canal inter-guides. L’architecture du mélangeur est présentée sur la figure III.14. Ce modèle préfigure le mélangeur large bande sans accord mobile décrit au chapitre IV.

Dans ce design, le circuit microruban est retourné et suspendu dans le canal par ses extrémités. Les avantages liés à cette configuration sont décrits en détail dans le chapitre suivant. De même que le mélangeur précédent, les courts-circuits mobiles sont remplacés par des courts-circuits fixes. Les guides RF et OL ont été réduits de moitié en hauteur, ce qui permet d’élargir la bande passante du mélangeur [Hesler-2 97].

Fig. III.14 : Vue du 2ème type mélangeur sans accord mobile simulé pour l’étude de sensibilité. La paire de diodes reportée sur le circuit est placée dans le canal, entre le guide RF et OL. Le circuit quartz est suspendu dans le canal.

Paire de diodes

Substrat quartz de 50 µm d’épaisseur Vers le port FI

Colle Epoxy-argent

Dans le guide OL, une autre section de guide de largeur moitié a été ajoutée entre deux sections de guide de largeur normale afin d’adapter le signal OL sur une plus grande bande passante. Les transitions guide-lignes suspendues RF et OL sont constituées de lignes sur quartz traversant les guides réduits dans le plan E.

Le modèle numérique de ce mélangeur est identique à celui présenté sur la figure III.7. Les longueurs des sections des filtres et sections d’adaptation dans les guides RF et OL ont été optimisées à l’aide du code d’Equilibrage Harmonique d’ADS pour minimiser les pertes de conversions dans la bande 330-345 GHz, avec un minimum de 2,5 mW de puissance OL. Une fois ces dimensions optimisées, la section du mélangeur comprenant la paire de diode est simulée sous HFSS avec différentes épaisseurs de colles, et les fichiers de paramètres S sont importés dans ADS pour simuler les performances du mélangeur. Enfin, le circuit quartz est décalé de 50 µm vers la sortie FI et le modèle est re-simulé. Les résultats présentés à la figure III.15 montrent la température de bruit DSB du récepteur calculée à partir de la température de bruit et des pertes de conversions simulées du mélangeur. Les pertes quasi-optiques ainsi que la température de bruit de la chaîne FI sont identiques aux valeurs précédentes dans le paragraphe. La contribution du bruit d’Electron Chaud n’est pas prise en compte ici.

500 700 900 1100 1300 1500 330 332 334 336 338 340 342 344 Fréquence OL (GHz) Trécepteur DSB (K ) ^{Circuit décalé de 50µm}

Circuit centré dans le canal

Fig. III.15 : Etude de sensibilité du récepteur utilisant le nouveau mélangeur illustré à la figure III.14.

L’épaisseur de colle est fixée successivement entre 8 µm et 18 µm et le quartz est décalé de 0 µm à 50 µm dans le canal vers la sortie FI.

D’après les résultats de la figure III.15, la variation de l’épaisseur de colle affecte de la même manière les performances du mélangeur quand le circuit est positionné correctement dans le canal, et quand il est décalé de 50 µm vers la sortie FI. En comparant ces résultats ave ceux présentés sur la figure III.13, on peut en déduire que le mélangeur présenté figure III.14 est moins sensible aux incertitudes de montage que le mélangeur présenté figure III.12.

Sur ces deux exemples d’architecture, il semble que la position de la diode dans le guide d’onde RF ou dans le canal inter-guides joue un rôle crucial sur la sensibilité du mélangeur aux incertitudes de montage. Ce constat avait également été formulé par [Bradley 92] pour l’étude d’un tripleur de fréquence dont la diode Schottky planaire était placée dans le guide de sortie. Or, pour la conception d’un mélangeur utilisant une technologie de diodes Schottky planaires reportées sur un substrat de quartz, ces imprécisions de montages peuvent être évaluées à environ 5 µm pour le positionnement de la paire de diodes sur le circuit microruban, et de 5 µm à 10 µm pour le positionnement du substrat de quartz dans le bloc mécanique. Si l’on souhaite concevoir un mélangeur sans accord mobile utilisant cette technologie reportée, une architecture de mélangeur où le composant est placé dans le canal

est donc préférable. Le chapitre suivant décrit la conception, la réalisation et les tests d’un mélangeur subharmonique large bande, sans accord mobile.

Conclusion du chapitre

Un modèle numérique complet de mélangeur subharmonique à diodes Schottky a été conçu et validé par la comparaison des performances simulées et mesurées sur un prototype développé par la société ASTRIUM. Ce modèle utilise de simulations non-linéaires pour calculer les performances du mélangeur en termes de pertes de conversions et de température de bruit. Grâce à ce modèle, une étude de sensibilité a été menée sur deux types de mélangeurs, en fonction de la position du composant Schottky planaire sur le substrat et du substrat de quartz dans le bloc mécanique du mélangeur. Les résultats ont montré que les performances simulées sont significativement moins sensibles aux imprécisions de montage lorsque la paire de diodes est placée dans le canal plutôt que directement dans le guide RF.

Nous allons maintenant pouvoir concevoir un mélangeur subharmonique sans accord mobile robuste et optimiser numériquement l’architecture afin d’élargir la bande passante instantanée, réduire la puissance OL nécessaire, et améliorer sa sensibilité.