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1Techniques de caractérisations en puissance http://www.reveyrand.fr XLIM-C²S²http://www.microwave.fr
Formation
Techniques de caractérisation
en puissance
Tibault [email protected]
2Techniques de caractérisations en puissance http://www.reveyrand.fr XLIM-C²S²http://www.microwave.fr
SOMMAIRE
Introduction
Les standards d’étalonnage
L’analyseur de réseau vectoriel
Le de-embedding
Différentes structures de banc Load-pull
Mesures à TOS constant
Traitement des données de mesure
Le « Smart Load-Pull »
Conclusion
3Techniques de caractérisations en puissance http://www.reveyrand.fr XLIM-C²S²http://www.microwave.fr
Introduction
Pourquoi faire une caractérisation “fort signal” ?
“Système”
“Circuit”
Performances d’un sous-systeme nonlineaire
Modélisation “boîte noire” d’un sous-système
Performances d’un transistor
Modélisation “spice” d’un transistor
Rétro-simulations
Designflow
FONDERIE
MODULE
4Techniques de caractérisations en puissance http://www.reveyrand.fr XLIM-C²S²http://www.microwave.fr
Introduction
CaractCaractééristiques en puissance (CW) ristiques en puissance (CW) àà la frla frééquence centrale quence centrale fofo
Amplificateur RF
de puissance
Alimentation DC
PENTREE
Puissance d’entrée
PSORTIE
Puissance de sortie
PDC
Puissance de sortie
PAE
Caractéristiques
de puissance
Puissance d’ entrée
dB / °AM/AM
AM/PM
Conversions
Puissance d’ entrée
CaractCaractééristiques en puissance (CW) ristiques en puissance (CW) àà la frla frééquence centrale quence centrale fofo
Amplificateur RF
de puissance
Amplificateur RF
de puissance
Alimentation DCAlimentation DC
PENTREE
Puissance d’entrée
PSORTIE
Puissance de sortie
PDC
Puissance de sortie
PAE
Caractéristiques
de puissance
Puissance d’ entrée
dB / °AM/AM
AM/PM
Conversions
Puissance d’ entrée
TransistorU(t)
I2(t)I1(t)
V(t)
Commandes:- Tensions U(t) et V(t)
Réponses:- Courants I1(t) et I2(t)
Non-linéarité ⇔ Génération de fréquences harmoniques:Tensions et courants périodiques mais pas forcément sinusoïdaux
Relations temporelles générales:(((( ))))(((( )))))t(V,)t(UF)t(I
)t(V,)t(UG)t(I
NL2
NL1
====
====
Définitions des classes de fonctionnement
TransistorU(t)
I2(t)I1(t)
V(t)TransistorU(t)
I2(t)I1(t)
V(t)
Commandes:- Tensions U(t) et V(t)
Réponses:- Courants I1(t) et I2(t)
Non-linéarité ⇔ Génération de fréquences harmoniques:Tensions et courants périodiques mais pas forcément sinusoïdaux
Relations temporelles générales:(((( ))))(((( )))))t(V,)t(UF)t(I
)t(V,)t(UG)t(I
NL2
NL1
====
====
Définitions des classes de fonctionnementDéfinitions des classes de fonctionnement
Extraire des performances
- Puissance de sortie ;- PAE ;- …
Traiter des quantités physiques
TENSIONS et COURANTSaux bornes du dispositif soustest.
5Techniques de caractérisations en puissance http://www.reveyrand.fr XLIM-C²S²http://www.microwave.fr
Introduction
Un banc de caractérisation de type Load-Pull
50
Pulsed BiasGenerator
StimulusModulator
Profile PulseGenerator
CW measurement on the center frequency of the sinx/x spectrum
Stimulus PulseGenerator
Sync.
DUTA2B2
A1B1
VNA
Tuner
Pulsed system (optional)
50
Pulsed BiasGenerator
StimulusModulator
Profile PulseGenerator
CW measurement on the center frequency of the sinx/x spectrum
Stimulus PulseGenerator
Sync.
DUTA2B2
A1B1
VNA
Tuner
Pulsed system (optional)
6Techniques de caractérisations en puissance http://www.reveyrand.fr XLIM-C²S²http://www.microwave.fr
Introduction
• Quelles sont les quantités mesurées ?– En simulation : V et I
– En mesure traditionellement :
les ondes de puissance a et b
– En mesure ICI : les ondes de tension a et b
i ref i
i
ref
v +Z .ia =
2. Zℜ
*i ref i
i
ref
v -Z .ib =
2. Zℜ
Ondes de Kurokawa
K. Kurokawa, “Power waves and the scattering matrix,” IEEE
Trans. on MTT, vol. 13, no. 3, pp. 194-202, March 1965.
i ref iiv +Z .i
a =2
i ref iiv -Z .i
b =2
Ondes de Tension R. B. Marks and D. F. Williams, “A general waveguide circuit
theory,” J. Rsrch. of the Nat. Inst. Of Stds. And Tech., vol. 97,
pp. 533-561, Sept-Oct 1992.
7Techniques de caractérisations en puissance http://www.reveyrand.fr XLIM-C²S²http://www.microwave.fr
Introduction
v a b= +Appareil de mesure(oscilloscope)
a bi
Zo
−=
a
b
Volts Volts
Transmission
Réflexion
Quantité récupérée par l’utilisateur
Tout instrument doit êtreassocié à un modèle d’erreur
8Techniques de caractérisations en puissance http://www.reveyrand.fr XLIM-C²S²http://www.microwave.fr
Introduction
• Je suis perdu !!! Que dois-je utiliser ? Les ondes de puissance (comme tout le monde) ou les ondes de tension ?
• Exercice : Calculer une puissance en onde de tension
• Exercice : Calculer un coefficient de réfléxion
• Les ondes de tension sont valides pour tout Zo complexe.
• Les ondes de puissance ne le sont que pour Zo réel.
*1. .2
P V I= ℜ
Les VRAI quantités sont I et V. Ce sont ces données qui sont traitées dans tout simulateur.
Vous pouvez utiliser votre propre définition d’onde à condition de rester cohérant en V/I
b
aΓ =
9Techniques de caractérisations en puissance http://www.reveyrand.fr XLIM-C²S²http://www.microwave.fr
SOMMAIRE
Introduction
Les standards d’étalonnage
L’analyseur de réseau vectoriel
Le de-embedding
Différentes structures de banc Load-pull
Mesures à TOS constant
Traitement des données de mesure
Le « Smart Load-Pull »
Conclusion
10Techniques de caractérisations en puissance http://www.reveyrand.fr XLIM-C²S²http://www.microwave.fr
Les standards d’étalonnage
• Standards Relatifs– Charge 50 Ohms
– SHORT
– OPEN
– LIGNES d’impedance caractéristique connue
• Standards Absolus– Le Wattmètre
– Le générateur multiharmonique
Chaque standard possède un modèle et des caractéristiques qui lui sont propre.
11Techniques de caractérisations en puissance http://www.reveyrand.fr XLIM-C²S²http://www.microwave.fr
Les standards relatifs
• Paramètres d’un CALKIT
http://na.tm.agilent.com/pna/caldefs/PNA/85050D.htm
Ex : CALKIT HP 85050D
Ressource pour les CALKITs Agilent :http://na.tm.agilent.com/pna/caldefs/stddefs.html
Paramètres du modèle polynomial décrivant les standards relatifs
12Techniques de caractérisations en puissance http://www.reveyrand.fr XLIM-C²S²http://www.microwave.fr
Les standards relatifs
• Modèle des CALKIT (SOLT)
33
2210eff .C.C.CCC fff +++=
33
2210eff .L.L.LLL fff +++=
0Load =Γ
( ) ( )( )33
22100
33
22100
.2.f..2.j10
f.Loss.
ZOpen
f.Cf.Cf.CC.f..2.Z.j1
f.Cf.Cf.CC.f..2.Z.j1.e
9GHz10
+++π+
+++π−
=Γ
τπ−τ−
( )( )
( )332
2100
33
2210
0.2.f..2.j
10
f.Loss.
ZShort
f.Lf.Lf.LL.f..2.Z
j1
f.Lf.Lf.LL.f..2.Z
j1
.e9GHz1
0
+++π+
+++π−
−=Γ
τπ−τ−
Les termes du polynôme donne la capacité effective de l’OPEN ainsi que la self inductance du SHORT
Calcul des coefficients de réflexion
Les termes apparaissent sur les pointes ou les kit d’étalonnage
13Techniques de caractérisations en puissance http://www.reveyrand.fr XLIM-C²S²http://www.microwave.fr
Les standards absolus
• Le wattmètre
Un wattmètre étalonné fournit la puissance sur une impédance idéale de 50 ohms.
Le coefficient de réflexion est fournit avec la sonde (Rho). Dans notre cas, il est mesuré.
Le coefficient de transmission est égal à 1 une fois le wattmètre calibré. La dépendance en fréquence de la sonde est assurée par un CALfactor.
14Techniques de caractérisations en puissance http://www.reveyrand.fr XLIM-C²S²http://www.microwave.fr
Les standards absolus
• Le générateur multiharmonique (LSNA)
HPRa
HPRΓ
HPR
Les deux paramètres sont fournis lors de la caractérisation de l’étalon
50 100 150 200 2500 300
8.0E8
1.0E9
6.0E8
1.2E9
spectrum
.Spectrum
RefG
en.F
UN
DFR
EQ
m1
m1indep(m1)=spectrum.SpectrumRefGen.FUNDFREQ=8.220E8
11110 20 30 40 50 600 70
-40
-35
-30
-25
-20
-15
-45
-10
INDEX1dB
m(s
pectrum
.SP
EC
TR
AL[indep(m
1),::])
7.0E8 8.0E8 9.0E8 1.0E9 1.1E96.0E8 1.2E9
2
3
4
5
1
6
FUNDFREQ
spectrum
.PO
WE
RS
YN
TH
Frequence du HPR
0.2 0.4 0.6 0.8 1.0 1.2 1.4 1.6 1.80.0 2.0
-0.4
-0.3
-0.2
-0.1
-0.0
-0.5
0.1
INDEX1
ts(s
pectrum
.SP
EC
TR
AL[indep(m
1),::])
15Techniques de caractérisations en puissance http://www.reveyrand.fr XLIM-C²S²http://www.microwave.fr
SOMMAIRE
Introduction
Les standards d’étalonnage
L’analyseur de réseau vectoriel
Le de-embedding
Différentes structures de banc Load-pull
Mesures à TOS constant
Traitement des données de mesure
Le « Smart Load-Pull »
Conclusion
16Techniques de caractérisations en puissance http://www.reveyrand.fr XLIM-C²S²http://www.microwave.fr
L’analyseur de réseau vectoriel
17Techniques de caractérisations en puissance http://www.reveyrand.fr XLIM-C²S²http://www.microwave.fr
L’analyseur de réseau vectoriel
• Étalonnage 1 port relatif
• Étalonnage 1 port absolu
18Techniques de caractérisations en puissance http://www.reveyrand.fr XLIM-C²S²http://www.microwave.fr
L’analyseur de réseau vectoriel
• Étalonnage 2 ports sur un modèle à 12 termes d’erreur
Mode forward
Mode reverse
Directivité
Coefficient de réflexion du port 1
Les pertes sur un aller retour
Directivité
Les pertes sur un aller retour
Transmission
Coefficient de réflexion du port 2
Transmission
Coefficient de réflexion du port 1
Isolation
IsolationSOLT
19Techniques de caractérisations en puissance http://www.reveyrand.fr XLIM-C²S²http://www.microwave.fr
L’analyseur de réseau vectoriel
• Étalonnage 2 ports sur un modèle à 8 termes d’erreur
TRL, Multiline, TRM, …
20Techniques de caractérisations en puissance http://www.reveyrand.fr XLIM-C²S²http://www.microwave.fr
L’analyseur de réseau vectoriel
Modèle à 8 ou 12 termes ?
21Techniques de caractérisations en puissance http://www.reveyrand.fr XLIM-C²S²http://www.microwave.fr
L’analyseur de réseau vectoriel
• Étalonnage absolu sous pointes
12 21S S=
22Techniques de caractérisations en puissance http://www.reveyrand.fr XLIM-C²S²http://www.microwave.fr
SOMMAIRE
Introduction
Les standards d’étalonnage
L’analyseur de réseau vectoriel
Le de-embedding
Différentes structures de banc Load-pull
Mesures à TOS constant
Traitement des données de mesure
Le « Smart Load-Pull »
Conclusion
23Techniques de caractérisations en puissance http://www.reveyrand.fr XLIM-C²S²http://www.microwave.fr
De-embedding
• Toutes les méthodes d’étalonnage à 8 termes sont basées sur un de-embedding des ports de mesure.
=
2
1
2221
1211
2
1
a
a
SS
SS
b
b
=
2
2
2221
1211
1
1
b
a
TT
TT
a
b
[ ]
−
−=
21
2112221112
22 T1
T.TT.TT
T
1S[ ]
−
−=
1S
SS.SS.S
S
1T
22
1122112112
21
b3
a3
e33e22
e23
a0
b0
e00 e11
e01
e10 a1
b1
S22
S12
S21 b2
a2
S11
e32b3
a3
e33e22
e23
a0
b0
e00 e11
e01
e10 a1
b1
S22
S12
S21 b2
a2
S11
e32
[ ] [ ][ ][ ]YXM T.T.TT =
24Techniques de caractérisations en puissance http://www.reveyrand.fr XLIM-C²S²http://www.microwave.fr
De-embedding
[ ] [ ] [ ] [ ]1 1. .X M YT T T T
− −= [ ]S
b3
a3
e33e22
e23
a0
b0
e00 e11
e01
e10 a1
b1
S22
S12
S21 b2
a2
S11
e32b3
a3
e33e22
e23
a0
b0
e00 e11
e01
e10 a1
b1
S22
S12
S21 b2
a2
S11
e32
[ ] [ ][ ][ ]YXM T.T.TT =
De-emdedding d’un pied de test connu sur des paramètres [S]
De-emdedding à partir de mesures d’ondes a1, b1…
=
2
2
2221
1211
1
1
b
a
TT
TT
a
bPar définition,
Calcul des ondes directement avec les matrices [T] ou leurs inverse.
25Techniques de caractérisations en puissance http://www.reveyrand.fr XLIM-C²S²http://www.microwave.fr
De-embedding
Boîtier entrée
Boîtier sortie
Pied de testa1
b1
a2
b2
Plan de mesure
(Entrée)
Plan de mesure
(Sortie)
Pied de test
Plan référence intrinsèque après de-embedding
Plan de référence
S4P De-embedding
10 20 30 40 500 60
0.0
0.2
0.4
0.6
-0.2
0.8
ts(Vds_int)
10 20 30 40 500 60
0.0
0.2
0.4
0.6
-0.2
0.8
ts(Vds_int)
ts(Ids_in
t)
(b)(a)
10 20 30 40 500 60
0.0
0.2
0.4
0.6
-0.2
0.8
ts(Vds_int)
10 20 30 40 500 60
0.0
0.2
0.4
0.6
-0.2
0.8
ts(Vds_int)
ts(Ids_in
t)
(b)(a)
De-embedding au plus proche de la source de courant
- Éléments du pied de test (S2P) ;- Éléments localisés du modèle de boîtier ;- Éléments extrinsèques du transistors ;
Mesures(CITIFile) De-embedding
Simulation S4P
Résultat
ADS
a : mesure
b : simulation
26Techniques de caractérisations en puissance http://www.reveyrand.fr XLIM-C²S²http://www.microwave.fr
De-embedding
Vload_intVe_int Vgrille
S2P
SNP2
File="CONB_1.S2P"
21
Ref
TLIN
TL2
F=1.5 GHz
E=-140
Z=50.0 Ohm
S_Param
SP1
Step=1.5 GHz
Stop=15 GHz
Start=0 GHz
S-PARAMETERS
Term
Term4
Z=50 Ohm
Num=4
Term
Term3
Z=50 Ohm
Num=3
S2P
SNP3
File="CONA.S2P"
21
Ref
C
Cds
C=9.25837e-13 F
VAR
VAR5
Ls=78.67
Rs=0.03068
Cpd=25.74
Ld=54.19155
Rd=0.24784
Cpg=254.9
Lg=8.04061
Rg=0.779
EqnVar
I_Probe
Iload_intL
L9
R=
L=944.4 pH
L
L8
R=
L=0.22 nH
C
C10
C=1.5456 pF
I_Probe
Ie_int
I_Probe
Igrille
L
L7
R=
L=926 pH
C
C9
C=2 pF
L
L5
R=
L=0.27 nH
Term
Term2
Z=50 Ohm
Num=2
Term
Term1
Z=50 Ohm
Num=1
Simulation en S4P pour de-embedding…
Pied de testBoitier du transistor Extrinsèques du transistor
27Techniques de caractérisations en puissance http://www.reveyrand.fr XLIM-C²S²http://www.microwave.fr
De-embedding
0.2 0.4 0.6 0.8 1.0 1.20.0 1.4
-6
-4
-2
0
2
4
-8
6
time, nsec
ts(V
1[Index_Tuner,::,::])
ts(V
1[Index_Tuner,in
dep(m
2)-1,::])
0.2 0.4 0.6 0.8 1.0 1.20.0 1.4
-0.10
-0.05
0.00
0.05
0.10
-0.15
0.15
time, nsec
ts(I1[Index_Tuner,::,::])
ts(I1[Index_Tuner,in
dep(m
2)-1,::])
0.2 0.4 0.6 0.8 1.0 1.20.0 1.4
20
30
40
10
50
time, nsects
(V2[Index_Tuner,::,::])
ts(V
2[Index_Tuner,in
dep(m
2)-1,::])
0.2 0.4 0.6 0.8 1.0 1.20.0 1.4
-0.5
0.0
0.5
1.0
-1.0
1.5
time, nsec
ts(I2[Index_Tuner,::,::])
ts(I2[Index_Tuner,in
dep(m
2)-1,::])
15 20 25 30 35 4010 45
-0.5
0.0
0.5
1.0
-1.0
1.5
ts(V2[Index_Tuner,::,::])
ts(I2[Index_Tuner,::,::])
ts(V2[Index_Tuner,indep(m2)-1,::])
ts(I2[Index_Tuner,in
dep(m
2)-1,::])
-15 -10 -5 0 5 10 15-20 20
0
10
20
30
-10
40
Pin_dBm[::,::]
Pout_
dB
m[::,::]
Pin_dBm[Index_Tuner,::]
Pout_
dB
m[Index_Tuner,::]
Pin_dBm[Index_Tuner,indep(m2)-1]
Pout_
dB
m[Index_Tuner,in
dep(m
2)-1]
TUNER (2750.000 to 2825.000)
Gam
ma_tu
ner
m1
(0.000 to 0.000)
Gam
ma_tu
ner[In
dex_Tuner]
m1TUNER=Gamma_tuner=0.831 / -153.070impedance = Z0 * (0.098 - j0.237)
2825.000
-15 -10 -5 0 5 10 15-20 20
20
40
60
0
80
Pin_dBm
PA
E
Pin_dBm[Index_Tuner,::]
PA
E[Index_Tuner,::]
Pin_dBm[Index_Tuner,indep(m2)-1]
PA
E[Index_Tuner,in
dep(m
2)-1]
5 10 15 20 25 300 35
0102030
-10
40
INDEX
Pout_
dB
m[Index_Tuner,::]
m2
m2INDEX=Pout_dBm[Index_Tuner,::]=33.417
35.000
Eqn Z_load=-V2[Index_Tuner,indep(m2)-1,::]/I2[Index_Tuner,indep(m2)-1,::]
freq (0.0000Hz to 15.00GHz)
Gam
_lo
ad
m4
m4f req=Gam_load=0.833 / -150.560impedance = Z0 * (0.097 - j0.260)
1.500GHz
Eqn Gam_load=(Z_load-50)/(Z_load+50)
5 10 15 20 25 300 35
0.02
0.04
0.06
0.08
0.10
0.12
0.00
0.14
INDEX
I2[Index_Tuner,::,0
]
m6
m6INDEX=I2[Index_Tuner,::,0]=0.004 / 0.000
13.000
-15 -10 -5 0 5 10 15-20 20
10
12
14
16
18
20
8
22
Pin_dBm[::,::]
Gain
_dB
[::,::]
Pin_dBm[Index_Tuner,::]
Gain
_dB
[Index_Tuner,::]
Pin_dBm[Index_Tuner,indep(m2)-1]
Gain
_dB
[Index_Tuner,in
dep(m
2)-1]
Mesures fournies en CITIfile
28Techniques de caractérisations en puissance http://www.reveyrand.fr XLIM-C²S²http://www.microwave.fr
De-embedding
Le De-embeddingest rentré en équation dans un data-display.
29Techniques de caractérisations en puissance http://www.reveyrand.fr XLIM-C²S²http://www.microwave.fr
SOMMAIRE
Introduction
Les standards d’étalonnage
L’analyseur de réseau vectoriel
Le de-embedding
Différentes structures de banc Load-pull
Mesures à TOS constant
Traitement des données de mesure
Le « Smart Load-Pull »
Conclusion
30Techniques de caractérisations en puissance http://www.reveyrand.fr XLIM-C²S²http://www.microwave.fr
Bancs de Load-Pull
Bias Tee Bias Tee
Isolator
Isolator
TWA
RF Source
BIASES
50ΩΩΩΩ
Step Attenuator
Bias TeeBias Tee
Isolator
Isolator
TWA
RF Source
BIASES
50ΩΩΩΩ
Step Attenuator
BIASES
Automated Tuner
VNA in receiver mode
DUT Ref. Plane
Automated Tuner
VNA in receiver mode
BIASES
Automated Tuner
VNA in receiver mode
DUT Ref. Plane
Automated Tuner
VNA in receiver mode
Bancs de Load-PullPASSIFS avec mesure des ondes absolues
Avantage(s) ?
Désavantage(s) ?
31Techniques de caractérisations en puissance http://www.reveyrand.fr XLIM-C²S²http://www.microwave.fr
Bancs de Load-Pull
BIASES
VNA in receiver mode
DUT Ref. Plane
VNA in receiver mode
Bancs de Load-Pull ACTIFS
BIASES
VNA in receiver mode
DUT Ref. Plane
VNA in receiver mode
Boucle active
Boucle active #2
Gamma Boost (2eme tuner dans ce cas)
Avantage(s) ?
Désavantage(s) ?
! S’assurer que le signal est correctement filtré dans les boucles sinon oscillations assurées.
32Techniques de caractérisations en puissance http://www.reveyrand.fr XLIM-C²S²http://www.microwave.fr
Bancs de Load-Pull
Banc de Load-Pull PASSIFS avec mesure au wattmetre
Avantage(s) ?
Désavantage(s) ?BIASES
Wattmètre
Pin (dBm) [f0]
Pout (dBm) [f0]
-14
-12
-10 -8 -6 -4 -2
0.0 2 4 6 8
10
12
14
16
18
20
22
24
26
28
0.0
5
10
15
20
25
30
35
40
Zload @ f0 = 26.82 + 11.39i
Zin (?) [f0] [Real]
Zin (?) [f0] [Imaginary]
-5 -4 -3 -2 -1
0.0 1 2 3 4 5 6 7 8 9
10
11
-22
-21
-20
-19
-18
-17
-16
-15
-14 Zload @ f0 = 26.82 + 11.39i
Ps/Pe sur 1 impedance Variation du Zin (polaire)
33Techniques de caractérisations en puissance http://www.reveyrand.fr XLIM-C²S²http://www.microwave.fr
SOMMAIRE
Introduction
Les standards d’étalonnage
L’analyseur de réseau vectoriel
Le de-embedding
Différentes structures de banc Load-pull
Mesures à TOS constant
Traitement des données de mesure
Le « Smart Load-Pull »
Conclusion
34Techniques de caractérisations en puissance http://www.reveyrand.fr XLIM-C²S²http://www.microwave.fr
Mesures à TOS constant
.1700 0.7 je °Γ =
0 0Γ =
VSWR = 2VSWR = 10
35Techniques de caractérisations en puissance http://www.reveyrand.fr XLIM-C²S²http://www.microwave.fr
Mesures à TOS constant
• Comment calculer le TOS ?
*opt
Zo Zoptopt
Z Z
Z Z=
−Γ =
+
Zopt
Abaque normalisé sur Zopt Abaque normalisé sur 50Ω
Le TOS est calculé pour une impédance optimale.
Le cercle est retracé sur un abaque référencé sur 50 ohms afin de connaître le coefficient de réflexion àréclamer au tuner.
Guillermo Gonzalez, “Microwave transistor amplifiers – Analysis
and design,” Prentice Hall, Upper Saddle River, New Jeffrey 07458,
section 1. 7, pp. 45-55, August 1999.
36Techniques de caractérisations en puissance http://www.reveyrand.fr XLIM-C²S²http://www.microwave.fr
Introduction
Les standards d’étalonnage
L’analyseur de réseau vectoriel
Le de-embedding
Différentes structures de banc Load-pull
Mesures à TOS constant
Traitement des données de mesure
Le « Smart Load-Pull »
Conclusion
SOMMAIRE
37Techniques de caractérisations en puissance http://www.reveyrand.fr XLIM-C²S²http://www.microwave.fr
Visualisation des résultats
L’export des mesures se fait dans un format texte (ASCII)
*.CST *.MDF *.citi
Format de mesure pour le lecteur IV-CAD de AMCAD Engineering.Ce lecteur requière un fichier de licence GRATUIT. Il suffit de se référencer sur le site de AMCAD.
http://www.amcad-engineering.fr/
Format de mesure pour une feuille « design » de ADS.
Format de mesure pour une feuille « display » de ADS.
38Techniques de caractérisations en puissance http://www.reveyrand.fr XLIM-C²S²http://www.microwave.fr
Visualisation des résultats
• Sous IV-CAD (Gratuit)
39Techniques de caractérisations en puissance http://www.reveyrand.fr XLIM-C²S²http://www.microwave.fr
Visualisation des résultats
• Sous ADS (fichier MDF)
index_courbe (0.000 to 24.000)
Zout
Zload
Zloadindex_courbe=Gout=-0.228 + j0.448idx_bloc=0.000000impedance = 21.864 + j26.223
24.000
KORRIGAN
Les modèles pour HPA sont fournis avec ce type de mesure sous ADS
40Techniques de caractérisations en puissance http://www.reveyrand.fr XLIM-C²S²http://www.microwave.fr
Introduction
Les standards d’étalonnage
L’analyseur de réseau vectoriel
Le de-embedding
Différentes structures de banc Load-pull
Mesures à TOS constant
Traitement des données de mesure
Le « Smart Load-Pull »
Conclusion
SOMMAIRE
41Techniques de caractérisations en puissance http://www.reveyrand.fr XLIM-C²S²http://www.microwave.fr
Smart Load-Pull
( )1 2,i NLb f a a=
( ) ( ) ( ) *1 1 1 2 1 2 2 1 2. . .i i i ib S a a S a a T a a= + +
a1 b2
b1 a2
Développement de Mc Laurin (a2≈0)
3 impédances nécessaires pour identifier les paramètres du modèle à chaque niveau de puissance.
S11
S12
T12
S21
S22
T22
0.5 1.0 1.5 2.0 2.5 3.0 3.5-60
-50
-40
-30
-20
-10
0
10
20Magnitude [dB] vs. a1 [V]
S11
S12T12
S21
S22
T22
0.5 1.0 1.5 2.0 2.5 3.0 3.5-150
-100
-50
0
50
100
150Argument [°] vs. a1 [V]
S11
S12
T12
S21
S22
T22
0.5 1.0 1.5 2.0 2.5 3.0 3.5-60
-50
-40
-30
-20
-10
0
10
20Magnitude [dB] vs. a1 [V]
S11
S12T12
S21
S22
T22
0.5 1.0 1.5 2.0 2.5 3.0 3.5-150
-100
-50
0
50
100
150Argument [°] vs. a1 [V]
( ) ( ) ( ) ( ) 0 1R 1IDC i 1 i 1 i 1 2 i 1 2
a2 0I a = J a + J a . a J a . a
≈ℜ + ℑ
Les ondes a et b sont définiesARBITRAIREMENT afin de rendre nulle a2 sur l’impédance désirée Zref
i ref iiv +Z .i
a =2
i ref iiv -Z .i
b =2
42Techniques de caractérisations en puissance http://www.reveyrand.fr XLIM-C²S²http://www.microwave.fr
Smart Load-Pull
• Une fois le modèle identifié, pour a1 et gamma donné, on a :
( )( ) ( )
* * * * *22 Load 21 1 22 Load 21 1
2 2 2* *22 Load 22 Load 22 Load
1-S .Γ .S .a + T .Γ .S .ab =
1-S .Γ . 1-S .Γ - T . Γ
2 Load 2a =Γ .b
*1 11 1 12 2 12 2b =S .a +S .a +T .a
43Techniques de caractérisations en puissance http://www.reveyrand.fr XLIM-C²S²http://www.microwave.fr
0 2 4 6 8 10 12 14 16 18 200
10
20
30
40
50
60
70
80
Pin (dBm)
PA
E (%
)
0 2 4 6 8 10 12 14 16 18 2017
18
19
20
21
22
Pin (dBm)P
ow
er G
ain
(dB
m)0 2 4 6 8 10 12 14 16 18 20
0
10
20
30
40
50
60
70
80
Pin (dBm)
PA
E (%
)
0 2 4 6 8 10 12 14 16 18 2017
18
19
20
21
22
Pin (dBm)P
ow
er G
ain
(dB
m)
Smart Load-Pull
• Itération 1 : Identification sur 50 Ohms
12
3
Stability Circle
Pout = 3500 mW
Pdisip = 1400 mW
PAE
12
3
Stability Circle
Pout = 3500 mW
Pdisip = 1400 mW
PAE
44Techniques de caractérisations en puissance http://www.reveyrand.fr XLIM-C²S²http://www.microwave.fr
Smart Load-Pull
• Itération 2 : Identification sur une charge optimale
Stabili ty Circle
Pout = 3500 mW
Pdisip = 1400 mW
PAE
Stabili ty Circle
Pout = 3500 mW
Pdisip = 1400 mW
PAE
45Techniques de caractérisations en puissance http://www.reveyrand.fr XLIM-C²S²http://www.microwave.fr
Smart Load-Pull
• Résultats pour la seconde itération
0 2 4 6 8 10 12 14 16 1817
18
19
20
21
22
23
24
25
Pin (dBm)
Pow
er G
ain (dB
) >2
1.5
1
0.5
0
Maximum Power Gain Error (dB)
0 2 4 6 8 10 12 14 16 1817
18
19
20
21
22
23
24
25
Pin (dBm)
Pow
er G
ain (dB
)
0 2 4 6 8 10 12 14 16 1817
18
19
20
21
22
23
24
25
Pin (dBm)
Pow
er G
ain (dB
) >2
1.5
1
0.5
0
Maximum Power Gain Error (dB)
46Techniques de caractérisations en puissance http://www.reveyrand.fr XLIM-C²S²http://www.microwave.fr
Introduction
Les standards d’étalonnage
L’analyseur de réseau vectoriel
Le de-embedding
Différentes structures de banc Load-pull
Mesures à TOS constant
Traitement des données de mesure
Le « Smart Load-Pull »
Conclusion
SOMMAIRE
47Techniques de caractérisations en puissance http://www.reveyrand.fr XLIM-C²S²http://www.microwave.fr
Conclusion
• Étalons relatifs
• Étalons absolus
• Étalonnage du banc – 8 et 12 termes d’erreurs
• Méthodes de de-embedding de mesures S2P et S4P
• Structures possibles pour un banc de load-pull
• Visualisation des résultats
• Méthode de recherche de Zopt
48Techniques de caractérisations en puissance http://www.reveyrand.fr XLIM-C²S²http://www.microwave.fr
Merci de votre attentionMerci de votre attention
That’ s all