Brevet FR2886768A1 — publié le 20061208

ADAPTATEUR D'IMPÉDANCE AUTOMATIQUE COMPACT EN GUIDE D'ONDE La présente invention se rapporte au domaine de l'électronique et des technologies de communication. La présente invention se rapporte plus particulièrement à un adaptateur d'impédance automatique en guide d'onde. La technologie en guide d'onde est couramment utilisée au-delà de 40 GHz par les deux fabricants: Maury et Focus-10 Microwave (marques déposées). Les deux fabricants utilisent un plongeur qui se déplace suivant l'axe Ox et Oy. Lorsque la position du plongeur évolue suivant l'axe Oy à l'intérieur du guide fendu, celui-ci modifie localement le taux d'onde stationnaire. Dès lors, suivant la position (Ox, Oy) des plongeurs, le tuner présente quatre paramètres Sil différents. Le déplacement des plongeurs suivant les deux axes est réalisé par l'intermédiaire de deux moteurs pas à pas de haute précision et pilotés par bus GPIB. Pour le déplacement suivant l'axe Ox, tout le bloc (moteurs + plongeur) se déplace le long du guide d'onde grâce à un axe de guidage comme c'est le cas pour les tuners coaxiaux commerciaux. L'art antérieur connaît, par le brevet américain US 5 910 754 (Maury Microwave), un tuner en guide d'onde de hauteur réduite pour une adaptation d'impédance. L'avantage majeur des tuners en guide d'onde vis-à-vis des tuners coaxiaux est leur tenue en puissance. Ces tuners résistent à des puissances 5 à 10 fois plus importantes que leurs homologues coaxiaux. Ceci est essentiellement dû aux connecteurs standards utilisés dans les tuners coaxiaux qui sont de très petites tailles afin qu'ils présentent de faibles pertes à haute fréquence. De ce fait, leur tenue en puissance n'excède pas quelques Watts. À bande de fréquence identique, les accès des tuners en guide d'onde présentent moins de pertes que ceux coaxiaux. Par conséquent, la zone morte sur l'abaque de Smith est plus étroite dans le cas de tuner en guide d'onde. Dans cette même bande, ces tuners sont plus performants. Cependant, ces tuners utilisent des moteurs rotatifs qui, comme pour les tuners coaxiaux du commerce, créent des vibrations détériorant la qualité du contact entre l'accès du composant et les pointes hyperfréquences dans le cas de mesure sous pointes hyperfréquences. Le risque étant, comme nous l'avons évoqué, d'endommager le composant et les pointes. En général, les accès de ces pointes avec les circuits de polarisation intégrés sont directement en guide d'onde, ce qui permet de connecter via une faible longueur de guide les tuners. Cependant, les guides d'ondes sont très rigides permettant, ainsi, aux vibrations du tuner de se propager jusqu'aux accès du composant. Étant donné que le bloc du tuner se déplace suivant l'axe Ox, les mouvements d'inertie créés imposent des mouvements de va-et-vient au niveau des accès du composant (détérioration du composant). Ces tuners sont lourds et volumineux empêchant d'approcher au plus près les tuners des pointes hyperfréquences. Ceci a pour conséquence d'accroître les pertes entre les accès du composant et les accès des tuners (adaptation entrée-sortie). De ce fait, la zone morte sur l'abaque de Smith devient plus importante limitant ainsi les performances du tuner. Comme dans le cas des tuners coaxiaux, leurs prix restent prohibitifs. Le but de la présente invention est de réaliser un tuner plan E/H en guide d'onde balayant des plages de fréquences allant de quelques GHz à 800 GHz totalement automatisé. Il existe sur le marché, des tuners plan E/H manuels dont les performances sont excellentes. L'idée est d'utiliser cette technologie en apportant un grand nombre de modifications afin de le rendre automatique et plus performant que les systèmes manuels existants. L'objectif est de réduire le temps relatif à la caractérisation des composants et d'améliorer considérablement la qualité des mesures et la répétitivité de celles-ci. Il est important de rappeler que les tuners en guide d'onde commerciaux automatiques que nous avons présentés précédemment ne sont pas des tuners plans E/H. La présente invention entend remédier aux inconvénients de l'art antérieur en proposant un adaptateur d'impédance plus compact, plus léger, plus dédié aux mesures sur wafer (faible vibration) et qui ne présente pas de limitations en fréquence dans une bande de fréquence imposée par les dimensions du guide. À cet effet, la présente invention concerne, dans son acception la plus générale, un adaptateur d'impédance en guide d'onde, caractérisé en ce que l'impédance est contrôlée par des plongeurs, remplissant la totalité du guide d'un té magique plan E / plan H modifiant le champ électrique et magnétique, un plongeur modifiant le champ électrique (E) dans le guide et le second modifiant le champ magnétique (H). Par rapport aux solutions de l'art antérieur, le tuner selon l'invention est compact, léger, et de grande répétitivité et précision sur la synthèse d'impédance. Avantageusement, ledit adaptateur d'impédance ne présente aucun déplacement sur l'axe horizontal. Selon un mode de réalisation, ledit adaptateur d'impédance comporte deux vérins linéaires reliés à deux plongeurs via une liaison glissière avec mécanisme de rappel. De préférence, l'adaptateur d'impédance est utilisé pour des fréquences supérieures à 1 GHz. De préférence, l'adaptateur d'impédance est utilisé pour des fréquences inférieures à 800 GHz. Les principaux avantages de la présente invention sont les suivants. É L'originalité de ce tuner réside dans le fait que l'impédance est contrôlée par des plongeurs, remplissant la totalité du guide d'un té magique plan E/ plan H modifiant le champ électrique et magnétique. De ce fait, les performances hyperfréquences sont nettement meilleures (- 0.3dB de perte d'insertion à 60 GHz pour notre système comparé à -3.7 dB pour les systèmes existants pour une impédance de 50 Ohms) et aucune limitation en fréquence dans la bande de fréquence définie par les dimensions du guide n'est constatée (Pour un tuner plan E/ plan H 75-110 GHz seul la bande 75-95 GHz est couverte avec les systèmes actuels). É Ce tuner ne présente aucun déplacement sur l'axe horizontal (aucun problème de centre de gravité et de couple de cisaillement sur les éléments extérieurs au tuner). Ceci est un point important lors de mesures hyperfréquences sur wafer. É Ce système est beaucoup plus compact que les systèmes existants car tous les tuners en guide automatisé à notre connaissance présentent un déplacement sur l'axe horizontal engendrant un encombrement plus conséquent (rapport 3.7 sur le volume). Ceci est un point important lors de mesures hyperfréquences sur wafer. É Ce système est beaucoup plus léger que les systèmes automatiques existants (rapport au moins 3 sur le poids). Ceci est un point important lors de mesures hyperfréquences sur wafer. É Les performances hyperfréquences sont nettement meilleures (- 0. 3dB de perte d'insertion à 60 GHz pour notre système comparé à -3.7 dB pour les systèmes existants pour une impédance de 50 Ohms). É Dans ces conditions, le coût de réalisation est nettement plus faible. É Aucun problème de vibrations grâce à la nature des 15 moteurs utilisés. Ceci est un point important lors de mesures hyperfréquences sur wafer. É La résolution sur les impédances réalisées est nettement meilleure (déplacement des plongeurs de l'ordre de 0.1 pm) grâce à la conception (liaison slug moteur) et aux motorisations utilisés. É La répétitivité sur les impédances réalisées est excellente grâce à la conception (liaison plongeur- moteur) et aux motorisations utilisées. On comprendra mieux l'invention à l'aide de la description, faite ciaprès à titre purement explicatif, d'un mode de réalisation de l'invention, en référence à la figure unique qui illustre le tuner selon la présente invention. Le type de tuner ainsi réalisé ne présente pas de mouvement de translation suivant l'axe Ox. Il possède deux plongeurs dont le mouvement de translation s'effectue pour l'un suivant l'axe Oy et pour l'autre suivant l'axe Oz. Ces deux plongeurs sont enfermés dans un bout de guide d'onde ( protubérances située sur les faces latérale et supérieure du guide d'onde). Leur mouvement de translation suivant leur axe respectif, fait varier la longueur effective des bouts de guide. Un plongeur modifie le champ électrique (E) dans le guide alors que le second modifie le champ magnétique (H) d'où la dénomination de plan E/H. Par conséquent, le déplacement des plongeurs permet de faire varier l'impédance à l'entrée et la sortie du guide. Cependant, les pertes d'insertions des tuners évoluent avec la position des plongeurs. Il est alors difficile de déterminer lors de la caractérisation des transistors de puissance sans un tuner automatisé, si les pertes du tuner diminuent ou si la puissance fournie par le transistor à la charge augmente lorsqu'on ajuste la position des plongeurs. L'invention est décrite dans ce qui précède à titre d'exemple. Il est entendu que l'homme du métier est à même de réaliser différentes variantes de l'invention sans pour autant sortir du cadre du brevet. REVENDICATIONS 1. Adaptateur d'impédance automatique, en guide d'onde, caractérisé en ce que l'impédance est contrôlée par des plongeurs, remplissant la totalité du guide d'un té magique plan E / plan H modifiant le champ électrique et magnétique, un plongeur modifiant le champ électrique (E) dans le guide et le second modifiant le champ magnétique (H). 2. Adaptateur d'impédance en guide d'onde selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'il ne présente aucun déplacement sur l'axe horizontal. 3. Adaptateur d'impédance en guide d'onde selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce qu'il comporte deux vérins linéaires. 4. Adaptateur d'impédance en guide d'onde selon la 20 revendication 1, 2 ou 3, caractérisé en ce qu'il est utilisé pour des fréquences supérieures à 1 GHz. 5. Adaptateur d'impédance en guide d'onde selon la revendication 1, 2 ou 3, caractérisé en ce qu'il est utilisé 25 pour des fréquences inférieures à 800 GHz.