Validation du sous-système émetteur + déphaseur

Dans cette partie on présente le sous-système émetteur + déphaseur. Le déphaseur est implémenté au niveau de la voie LO (45-50 GHz). Comme présenté précédemment, l‟oscillateur « triple-push » verrouillé par injection sous-harmonique permet de multiplier la fréquence et la phase par 6. La multiplication de la fréquence a été présentée dans le chapitre précédent. L‟objectif de cette réalisation et de vérifier la multiplication du déphasage dans la bande sub-millimétrique (270-300 GHz). Le déphasage de 60° en sortie du déphaseur a été validé dans la section précédente. La Figure ‎4.13 montre la photographie du circuit TERASHIFT constitué de l‟émetteur et du déphaseur RTPS. Le circuit occupe une surface de 1,6 mm².

Temps (ps)

168

Figure ‎4.13 : Photographie du circuit TERASHIFT composé de l‟émetteur et du déphaseur RTPS implémenté au niveau de la voie LO.

4.4.1 Résultats et analyse

Le banc de mesure utilisé est présenté sur la Figure ‎4.14. Une photo de ce banc est présentée sur la Figure ‎4.15. Il est constitué d‟un synthétiseur qui permet de générer le signal IF en basse fréquence. Le signal d‟injection (LO) est généré à l‟aide d‟un synthétiseur à 12 GHz suivi par un multiplieur par 4 (12 x 4 = 48 GHz). Ce signal subit le déphasage imposé par le déphaseur RTPS. Le signal RF en sortie de l‟émetteur (288 GHz) subit le même déphasage. Il est ensuite mélangé avec la 24^ème harmonique du signal LO à 12 GHz à l‟aide du mélangeur externe en bande J. Le résultat de ce mélange permet d‟avoir de nouveau le signal IF mais en gardant le déphasage du signal RF. Le signal IF en sortie est amplifié à l‟aide d‟un amplificateur IF et analysé en temps réel sur un oscilloscope, afin de visualiser la différence de phase. Cette mesure permet de vérifier si le signal en sortie subit la variation de phase de 0 à 360°.

Inj RF

IF

TX_V2

1103 µm

1454 µm

RTPS Plots DC

Plots DC 1,6 mm²

169

Figure ‎4.14 : Schéma du banc de test pour la mesure du déphasage en sortie du circuit dans la bande sub-millimétrique.

Figure ‎4.15 : Photo du banc de mesure utilisé.

Synthétiseur 12 GHz Synthétiseur

1MHz à 5 GHz Entrée IF

Sortie IF

Oscilloscope

Pointe GSG

mélangeur bande J (x24)

Pointe GSGSG 100µm 67

x4 48 GHz

Diviseur de puissance

Synchronisation source et scope INJ

LO

6*

Diviseur de puissance

Amplificateur IF 20 dB

12 GHz 200 MHz

288,2 GHz

200 MHz

Sources de tension

PSG: signal d’injection

PSG: signal IF

Oscilloscope DUT Mélangeur

bande J Diviseur de

puissance

Multiplieur x4

Voie de synchronisation

170

Des mesures ont été réalisées pour différentes fréquences et . La Figure ‎4.16 présente le signal en sortie dans le domaine temporel, pour différentes tensions de contrôle du déphaseur allant de 0 V à 2,5 V. La fréquence vaut 285 GHz et la fréquence vaut 250 MHz. Le signal en sortie pour est considéré comme référence afin de pouvoir de calculer la différence de phase.

Figure ‎4.16 : Forme d‟onde du signal en sortie pour et pour différentes tensions de contrôle du déphaseur.

La Figure ‎4.17 présente la différence de phase en fonction de la tension de contrôle . La courbe en noir illustre la différence de phase mesurée à la sortie du déphaseur RTPS. Comme présenté précédemment la différence de phase varie entre 0 et 60°. La courbe en rouge correspond à la différence de phase en sortie du déphaseur RTPS multipliée par 6. La variation de phase varie alors entre 0 et 360°, et cette courbe est considérée comme référence.

Figure ‎4.17 : Différence de phase en fonction de la tension de contrôle à la sortie du circuit pour deux fréquences différentes.

Sur le même graphe, la différence de phase en fonction de la tension en sortie du circuit est présentée pour deux fréquences différentes (courbes bleue et verte). D‟après ce graphe on

Temps (s)

171

constate que les deux courbes extraites sont proches de la courbe rouge. Le signal en sortie subit une variation de phase allant de 0° jusqu‟à respectivement 340 et 360°, ce qui correspond bien à la multiplication par 6 de la réponse du déphaseur. Cependant, on remarque une petite différence pour certaines valeurs de phase. Cela est dû principalement à la précision de la mesure sur l‟oscilloscope. La Figure ‎4.18 montre la superposition du signal extrait sous format CSV (en rouge) avec la copie d'écran de ce signal visualisé sur l‟oscilloscope (en jaune).

Figure ‎4.18 : Superposition du signal extrait sous format CSV avec la copie d'écran de ce signal visualisé sur l‟oscilloscope.

D‟après cette figure, on peut remarquer que le signal IF de sortie (en jaune) subit de fortes fluctuations (jitter), impactant ainsi l‟extraction du signal sous format numérique (en rouge), qui ne présente pas de fluctuations, mais présente une erreur sur sa phase par rapport au signal de référence.

Malgré cette faible erreur sur l‟extraction de la phase, et la complexité du banc de mesure utilisé, le concept original mis en œuvre est bien validé. Le déphasage dans la bande sub- millimétrique (270-300 GHz) varie de 0 à 360° de manière analogique, avec un déphaseur implémenté au niveau de la voie LO à plus basse fréquence (45-50 GHz), présentant de faibles pertes du fait d'une part de sa conception à l'aide de lignes à ondes lentes, et d'autre part d'une différence de phase limitée à 60°.

-0.02 -0.015 -0.01 -0.005 0 0.005 0.01 0.015

0 0.0000002 0.0000004 0.0000006 0.0000008 0.000001

Vout_RTPS_2.5V

Vout_RTPS_2.5V

Imprime écran Signal extrait (.CSV)

IF in Fluctuations

172