Brevet FR2663173A1 — publié le 19911213

i CIRCUIT D'ATTENUATION ET PROCEDE D'ETALONNAGE POUR CE CIRCUIT On connaît la technique consistant à réaliser des circuits d'atténuation utilisant des relais, des diodes PIN ou des éléments de commutation à l'arséniure de gallium, pour effectuer une commutation entre une voie de signal d'atténuation, qui atténue un signal, et une voie de signal de référence, qui transmet le signal sans atténuation On utilise la voie de signal de référence pour étalonner ini- tialement le circuit d'atténuation, en utilisant un circuit de nivelage, pour compenser la dégradation du signal, telle que l'atténuation du signal vers l'extrémité de la bande passante, qui résulte de la transmission du signal. On a découvert qu'en établissant une voie de si- gnal de référence qui est atténuée d'une quantité liée à l'atténuation dans une voie de signal d'atténuation, on obtient avantageusement un circuit d'atténuation qui pré- sente d'excellentes caractéristiques de décalage et une gamme de fréquence étendue. Dans des modes de réalisation préférés: l'atté- nuation de la voie d'atténuation comprend une valeur d'at- ténuateur et une valeur d'étalonnage, et l'atténuation de la voie de référence est pratiquement égale à la valeur d'étalonnage; le circuit d'atténuation comprend en outre une entrée, une sortie et des premier et second éléments de commutation qui sont branchés de façon à connecter alterna- tivement la voie de signal d'atténuation et la voie de si- gnal de référence entre l'entrée et la sortie; les premier et second éléments de commutation sont des éléments de com- mutation unipolaires à deux positions; les premier et se- cond éléments de commutation présentent une résistance sé- rie notable; les premier et second éléments de commutation sont des éléments de commutation à l'arséniure de gallium (Ga As); la voie de signal d'atténuation et la voie de si- gnal de référence ont des impédances caractéristiques pra- tiquement égales; la valeur d'étalonnage est faible; et la valeur d'étalonnage est inférieure à 1 d B. Selon un autre aspect, l'invention porte sur un circuit atténuateur variable du type à gradins comprenant un ensemble de circuits d'atténuation, chaque circuit d'at- ténuation ayant une valeur et comprenant une voie de signal d'atténuation qui est conçue pour atténuer un signal d'une quantité liée à la valeur de circuit d'atténuation, et une voie de signal de référence qui est conçue pour atténuer le signal d'une seconde quantité, la seconde quantité étant liée à la valeur du circuit d'atténuation respectif. Dans des modes de réalisation préférés de cet aspect de l'invention, les valeurs de circuit d'atténuation comprennent des valeurs d'atténuation et des valeurs d'éta- lonnage, et les secondesquantités sont pratiquement égales aux valeurs d'étalonnage respectives; les valeurs d'atté- nuation sont pratiquement égales à des nombres binaires; il y a six circuits d'atténuation, et les circuits d'atténua- tion ont des valeurs de circuit d'atténuation respective- ment égales à -1, -2, -4, -8, -16 et -16 d B; la valeur d'étalonnage est faible; et la valeur d'étalonnage est in- férieure à 1 d B. Selon un autre aspect, l'invention consiste en un système de génération de signal comprenant un générateur de signal qui est conçu de façon à émettre un signal, un cir- cuit d'atténuation qui est conçu pour recevoir le signal et pour émettre un signal atténué, le circuit d'atténuation comprenant une voie de signal d'atténuation qui est conçue pour atténuer le signal d'une première quantité et une voie de signal de référence qui est conçue pour atténuer le si- gnal d'une seconde quantité, la seconde quantité étant liée à la première quantité, un circuit de nivelage, le circuit de nivelage étant conçu pour produire un signal de base en utilisant le signal atténué de la seconde quantité, et re- cevoir le signal atténué de la première quantité, et pour émettre un signal de test étalonné. L'invention sera mieux comprise à la lecture de la description qui va suivre de modes de réalisation, don- nés à titre d'exemples non limitatifs La suite de la des- cription se réfère aux dessins annexés dans lesquels: La figure 1 montre un système utilisant un atté- nuateur numérique conforme à l'invention. La figure 2 montre un circuit atténuateur du sys- tème de la figure 1. La figure 3 montre un schéma d'une voie de signal non atténuée. La figure 4 montre un schéma d'une voie de signal atténuée. Structure En considérant la figure 1, on note qu'un système de génération de signal 10 comprend un générateur de signal 12 (par exemple un générateur de signal radiofréquence/ hyperfréquence) qui émet un signal vers un circuit atténua- teur à gradins à N bits, 14 Le circuit atténuateur 14 émet un signal atténué vers un circuit de nivelage 16 La sortie du circuit de nivelage 16 fournit le signal d'entrée d'un circuit de test, par exemple un dispositif sous test Le circuit atténuateur 14 est commandé par une unité de com- mande 18. En considérant la figure 2, on note que le cir- cuit atténuateur à gradins à N bits 14 comprend N circuits atténuateurs à un seul bit, 20 (Par exemple, un atténua- teur à gradins à 3 bits comprend 3 circuits atténuateurs à un seul bit) Les circuits atténuateurs 20 sont conçus de façon à procurer des valeurs d'atténuation qui correspon- dent à des nombres binaires, pour permettre ainsi à l'unité de commande 18 de disposer d'une gamme de valeurs d'atté- nuateur (A titre d'exemple, un atténuateur à gradins à 6 bits pourrait avoir des valeurs de circuits atténuateurs de -1, -2, -4, -8, -16 et -16 d B pour procurer une gamme d'at- ténuation allant de -1 d B à -47 d B) Chaque circuit atténuateur à un seul bit 20 com- prend une voie d'atténuation et une voie de référence 24 A tout instant donné, l'une de ces voies est choisie par des éléments de commutation 26, 28 qui peuvent être par exemple des éléments de commutation unipolaires à deux positions à l'arséniure de gallium (Ga As) Les éléments de commutation du type Ga As permettent une commutation extrêmement rapide sur une gamme de fréquence étendue; on trouve par exemple dans le commerce des éléments de commutation du type Ga As ayant des gammes de fréquence utilisables qui s'étendent du continu jusqu'à environ 20 G Hz Les éléments de commutation 26, 28 sont commandés par l'unité de commande 18 qui est connectée aux éléments de commutation individuels 26, 28 par l'intermédiaire de lignes de commande 30 respectives. La voie d'atténuation 22 comprend un atténuateur de voie d'atténuation 32 ayant une valeur d'atténuateur qui est égale à la valeur binaire du circuit d'atténuation 20, plus une valeur d'étalonnage La valeur d'étalonnage est de préférence faible, par exemple inférieure à 1 d B La voie de référence 24 comprend un atténuateur de voie de réfé- rence 34 ayant une valeur d'atténuateur pratiquement égale à la valeur d'étalonnage de l'atténuateur de la voie d'at- ténuation, 32 Les atténuateurs 32, 34 ont également des impédances caractéristiques pratiquement égales. Fonctionnement En se référant aux figures 1 et 2, on note qu'avant d'utiliser le circuit atténuateur 14 pour atténuer des signaux, on effectue un nivelage du système 10 au moyen du circuit de nivelage 16, de façon qu'un signal de base ayant une puissance de référence nominale, Pni soit cons- tant sur toute la gamme de fréquence Ce nivelage tient compte de phénomènes tels que l'atténuation vers l'extrémi- té de la bande passante, résultant de la transmission du signal par les câbles Ce nivelage compense également le décalage présent dans le signal P 0, du fait de la présence d'atténuateurs dans la voie de signal de référence Ce dé- calage est particulièrement notable dans des éléments de commutation présentant une impédance série appréciable; des éléments de commutation du type Ga As, qui ont une impédance d'environ 5-10 fl L, ont une telle impédance série. Plus précisément, les éléments de commutation 26, 28 des circuits atténuateurs 20 sont commandés de façon à transmettre par les voies de référence le signal qui est émis par le générateur de signal 12 Du fait de l'atténua- teur 34 de la voie de référence, l'atténuation par un divi- seur de tension qui est due aux résistances série des élé- ments de commutation est étalonnée par le circuit de nive- lage 16 Du fait que la valeur de l'atténuateur 34 est éga- le à la valeur d'étalonnage de l'atténuateur 32, le décala- ge du signal émis est égalisé pour les deux voies passant par le circuit atténuateur 20 Du fait que cette atténua- tion par diviseur de tension est étalonnée pendant le nive- lage du système 10, elle ne produit pas de décalage lors- qu'on utilise la voie d'atténuation 22. Après l'étalonnage du système 10, on peut commu- ter les circuits d'atténuation 20 vers les voies d'atténua- tion 22, au moyen de l'unité de commande 18, conformément à la valeur du signal appliqué à l'entrée qui doit être atté- nué Le signal qui est appliqué à l'entrée du circuit de test est donc atténué sans introduire un décalage corres- pondant. Les figures 3 et 4 montrent l'erreur de décalage entre une voie de signal de référence ne comportant aucune atténuation et une voie de signal d'atténuation Sur les figures 3 et 4, on suppose que les éléments de commutation SW 1 et SW 2 ont une résistance série de 5 IL. En considérant la figure 3, on note que dans la voie de signal de référence, pour un circuit adapté (c'est- à-dire un circuit dans lequel la résistance de charge est égale à la résistance de source), VZ 2 est défini par la formule suivante: Z 2 VO 2 V O Vz 2 = ( 1) avec Z = 55 CL, Z 2 = 55 R, et V = tension de source. ou On a donc VZ 2 = 0,5 V. Sur la figure 4, lorsque la voie de signal con- tient un atténuateur, il se produit du chute du signal de sortie de SW 1, avant que le signal ne soit atténué Dans ces conditions, le tableau 1 montre l'atténuation supplé- mentaire, qui est égale à l'erreur de décalage, pour diffé- rentes valeurs d'atténuation comparées à VZ 2 pour un cir- cuit adapté. Tableau 1 Atténuation VZ 2 ' Atténuation supplémentaire i d B 0,498 Vo -0,10 d B 2 d B 0,497 Vo -0,17 d B 4 d B 0,486 Vo -0,27 d B 8 d B 0,480 Vo -0,38 d B 16 d B 0,479 Vo -0,39 d B Lorsqu'une atténuation est introduite dans la voie de signal de référence, comme c'est le cas dans l'in- vention, le circuit est étalonné pour compenser l'atténua- tion supplémentaire. D'autres modes de réalisation entrent dans le ca- dre des revendications qui suivent. A titre d'exemple, on peut réaliser les éléments de commutation 26, 28 en un seul élément de commutation, par exemple un élément de commutation de transfert, pour procurer ainsi des voies de signal plus courtes pour chaque circuit d'atténuation à un seul bit 20. De plus, on peut réaliser par exemple les élé- ments de commutation 26, 28 au moyen d'un ensemble d'élé- ments de commutation unipolaires ayant un état conducteur et un état non conducteur. En outre, à titre d'exemple, les valeurs des at- ténuateurs 34 de la voie de référence ne sont pas nécessai- rement égales, et il suffit que ces valeurs soient égales à la valeur de décalage de leur voie d'atténuation respective. Il va de soi que de nombreuses autres modifica- tions peuvent être apportées au dispositif décrit et repré- senté, sans sortir du cadre de l'invention. REVENDICATIONS 1 Circuit d'atténuation, caractérisé en ce qu'il comprend: une voie de signal d'atténuation ( 22), cette voie de signal d'atténuation étant conçue pour atténuer un signal d'une première quantité, et une voie de signal de référence ( 24), cette voie de signal de référence étant conçue pour atténuer le signal d'une seconde quantité, et cette seconde quantité étant liée à la première quantité. 2 Circuit d'atténuation selon la revendication 1, caractérisé en ce que la première quantité comprend une valeur d'atténuateur et une valeur d'étalonnage, et la se- conde quantité est pratiquement égale à la valeur d'étalon- nage. 3 Circuit d'atténuation selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'il comprend en outre: une entrée, une sortie, et des premier et second éléments de commuta- tion ( 26, 28) qui sont conçus pour connecter alternative- ment la voie de signal d'atténuation ( 22) et la voie de signal de référence ( 24) entre l'entrée et la sortie. 4 Circuit d'atténuation selon la revendication 3, caractérisé en ce que les premier et second éléments de commutation ( 26, 28) sont des éléments de commutation uni- polaires à deux positions. Circuit d'atténuation selon la revendication 3, caractérisé en ce que les premier et second éléments de commutation ( 26, 28) sont incorporés dans un élément de commutation de transfert. 6 Circuit d'atténuation selon la revendication 3, caractérisé en ce que les premier et second éléments de commutation ( 26, 28) ont une impédance série notable. 7 Circuit d'atténuation selon la revendication 6, caractérisé en ce que les premier et second éléments de commutation ( 26, 28) sont des éléments de commutation à l'arséniure de gallium (Ga As). 8 Circuit d'atténuation selon la revendication 1, caractérisé en ce que la voie de signal d'atténuation ( 22) et la voie de signal de référence ( 24) ont des impé- dances caractéristiques pratiquement égales. 9 Circuit d'atténuation selon la revendication 2, caractérisé en ce que la valeur d'étalonnage est faible. Circuit d'atténuation selon la revendication 9, caractérisé en ce que la valeur d'étalonnage est infé- rieure à 1 d B. 11 Circuit atténuateur à gradins caractérisé en ce qu'il comprend: un ensemble de circuits d'atténuation ( 20), chaque circuit d'atténuation ayant une valeur et com- prenant une voie de signal d'atténuation ( 22) qui est con- çue pour atténuer un signal d'une quantité liée à la valeur du circuit d'atténuation, et une voie de signal de référen- ce ( 24) qui est conçue pour atténuer le signal d'une secon- de quantité, cette seconde quantité étant liée à la valeur du circuit d'atténuation respectif. 12 Circuit atténuateur à gradins selon la reven- dication 11, caractérisé en ce que les valeurs de circuit d'atténuation ( 20) comprennent des valeurs d'atténuation et des valeurs d'étalonnage, et les secondes quantités sont pratiquement égales aux valeurs d'étalonnage respectives. 13 Circuit atténuateur à gradins selon la reven- dication 11, caractérisé en ce que les valeurs d'atténua- tion sont pratiquement égales à des nombres binaires. 14 Circuit atténuateur à gradins selon la reven- dication 13, caractérisé en ce qu'il comprend six circuits d'atténuation ( 20), et ces circuits d'atténuation ont des valeurs de circuit d'atténuation respectives de -1, -2, -4, -8, -16 et -16 d B. Circuit atténuateur à gradins selon la reven- dication 12, caractérisé en ce que la valeur d'étalonnage est faible. 16 Circuit atténuateur à gradins selon la reven- dication 15, caractérisé en ce que la valeur d'étalonnage est inférieure à 1 d B. 17 Système de génération de signal, caractérisé en ce qu'il comprend: un générateur de signal ( 12) qui est conçu pour émettre un signal; un circuit d'atténuation ( 14) qui est conçu pour recevoir le signal et émettre un signal atténué, ce circuit d'atténuation comprenant: une voie de signal d'atténuation ( 22) qui est conçue pour atténuer le signal d'une première quantité, et une voie de signal de référence ( 24) qui est conçue pour atténuer le signal d'une seconde quantité, cette seconde quantité étant liée à la première quantité; et un circuit de nivelage ( 16) qui est conçu pour fournir un signal de base en utilisant le signal atténué de la seconde quantité, pour recevoir le signal atténué de la première quantité et pour émettre un signal de test étalonné. 18 Procédé d'étalonnage d'un circuit d'atténua- tion, caractérisé en ce qu'il comprend les opérations sui- vantes: on applique un signal de référence à une voie de signal de référence ( 24); on atténue le signal de référence d'une première quantité; on nivelle le signal de référence pour donner un signal de base; on applique un signal de test à une voie de signal d'atténuation ( 22); on atténue le signal de test d'une seconde quantité, cette seconde quan- tité étant liée à la première quantité; et on nivelle le signal de test, le nivelage du signal de test étant lié au nivelage du signal de référence.