Brevet FR2985251A1 — publié le 20130705

SYSTEME POUR DETECTER DES REPONSES D'UN DISPOSITIF RE S ONATEUR MICRO-ELECTROMECANIQUE (MEMS) Il existe des différents types de dispositifs micro-électromécaniques (MEMS) miniaturisés, y compris des dispositifs résonateurs MEMS, qui transfèrent des propriétés de résonance mécanique dans le domaine électrique. Les possibles applications des dispositifs résonateurs MEMS comprennent, par exemple, le traitement de signaux électriques (par exemple, filtrage, fourniture de références temporelles, etc.) et la réalisation de capteurs vibrants (par exemple, capteurs inertiels, détecteurs de masse, détecteurs sans marquage, capteurs de pression, capteurs de force, etc.). Des dispositifs résonateurs MEMS utilisés en tant que capteurs vibrants peuvent être incorporés dans des applications à des microscopes à force atomique (MFA). Des principes physiques différents peuvent être utilisés pour assurer la transduction électromécanique réalisée par les dispositifs résonateurs MEMS. Par exemple, les transducteurs capacitifs sont largement utilisés car ils peuvent être aisément intégrés avec la partie mécanique et ils ont des procédés de fabrication bien connus qui sont compatibles avec les technologies des circuits intégrés à semi-conducteurs. Cependant, les transducteurs capacitifs présentent, en général, deux inconvénients, par le fait que ces transducteurs sont sous-dimensionnés pour atteindre fréquences de résonance supérieures. En premier lieu, les transducteurs capacitifs ont une impédance électrique qui dépasse sensiblement le standard de 50-ohm. En deuxième lieu, les transducteurs capacitifs ont une capacité parasite de couplage entrée/sortie. Par conséquent, le signal mesuré d'un transducteur capacitif est en général faible et superposé à un signal parasite de fond, qui peut masquer le signal de résonance mécanique souhaité. La valeur d'impédance élevée (par exemple, plusieurs kilo-ohm) présentée par le dispositifs résonateurs MEMS au dispositif de mesure, typiquement un analyseur de réseau vectoriel, rend vain la plupart des avantages qui autrement résulteraient de la sensibilité optimale et de la dynamique de mesure. Ainsi, les caractérisations électriques des dispositifs résonateurs MEMS montrent des rapports signal-à-bruit particulièrement faibles. Dans un mode de réalisation représentatif de l'invention, un système pour détecter des réponses d'un dispositif résonateur micro-électromécanique (MEMS) comprend une première et une deuxième sources de signal, un diviseur de signal et un mélangeur de fréquence. La première source de signal est configurée pour fournir un premier signal ayant une première fréquence. La deuxième source de signal est configurée pour fournir un deuxième signal ayant une deuxième fréquence, ce deuxième signal pilotant de façon électrostatique le dispositif résonateur MEMS autour d'une fréquence de résonance mécanique, en provoquant la vibration mécanique du dispositif résonateur MEMS. Le diviseur de signal est configuré pour diviser le premier signal en un signal-sonde et en un signal d'oscillateur local (OL), le signal-sonde étant appliqué au dispositif résonateur MEMS et réfléchi par une capacité du dispositif résonateur MEMS pour fournir un signal-sonde réfléchi, un coefficient de réflexion étant modulé sur le signal-sonde réfléchi à la fréquence de résonance mécanique par des variations dans la capacité induites par la vibration mécanique du dispositif résonateur MEMS. Le mélangeur de fréquence est configuré pour mélanger le signal-sonde réfléchi et le signal OL et pour fournir à la sortie un signal à fréquence intermédiaire (FI), le signal FI représentant une modulation du coefficient de réflexion, fournissant une image de la vibration mécanique du dispositif résonateur MEMS. Dans un autre mode de réalisation représentatif de l'invention, un système pour détecter des particules microscopiques dans un microscope à force atomique (MFA) comprend une première et une deuxième sources de signal et un mélangeur. La première source de signal est configurée pour fournir un signal-sonde à un dispositif résonateur MEMS par un premier parcours de signal, le signal-sonde étant réfléchi par une capacité du dispositif résonateur MEMS pour fournir un signal-sonde réfléchi modulé par un coefficient de réflexion. La deuxième source de signal est configurée pour fournir un signal de stimulus au dispositif résonateur MEMS par un deuxième parcours de signal, ce signal de stimulus pilotant de façon électrostatique le dispositif résonateur MEMS autour d'une fréquence de résonance mécanique, en provoquant la vibration mécanique du dispositif résonateur MEMS, le coefficient de réflexion étant modulé sur le signal-sonde réfléchi par des variations dans la capacité induites par la vibration mécanique du dispositif résonateur MEMS. Le mélangeur est configuré pour mélanger le signal-sonde réfléchi et le signal OL, avec une fréquence OL égale à la fréquence du signal-sonde, pour démoduler le signal-sonde réfléchi et pour fournir à la sortie un signal FI, le signal FI comprenant le coefficient de réflexion pour fournir une image de la vibration mécanique du dispositif résonateur MEMS. Dans un autre mode de réalisation représentatif de l'invention, une méthode est fournie pour détecter des réponses d'un dispositif résonateur MEMS. Cette méthode comprend les étapes de: appliquer un signal de stimulus à un premier transducteur du dispositif résonateur MEMS pour induire une vibration mécanique; appliquer un signal-sonde à un deuxième transducteur du dispositif résonateur MEMS; recevoir un signal-sonde réfléchi du deuxième transducteur du dispositif résonateur MEMS, ce signal-sonde réfléchi ayant un coefficient de réflexion modulé sur le signal-sonde réfléchi à une fréquence de résonance du dispositif résonateur MEMS par des variations dans une capacité du deuxième transducteur induites par la vibration mécanique du dispositif résonateur MEMS; et démoduler le signal-sonde réfléchi avec un signal OL afin d'obtenir un signal FI, qui fournit une image de la vibration mécanique, le signal OL ayant la même fréquence que le signal-sonde. Les modes de réalisation représentatifs de l'invention seront mieux compris à partir de la description détaillée qui suit, lue avec référence aux dessins annexés. On remarquera que les différents éléments ne sont pas forcément dessinés à l'échelle. Au fait, les dimensions peuvent être agrandies ou réduites arbitrairement pour clarté de exposition. Chaque fois qu'il sera possible et pratique, références numériques conformes seront utilisées pour indiquer éléments conformes. La Figure 1 est un schéma fonctionnel qui illustre un système pour fournir une mesure en hyperfréquence d'un dispositif résonateur micro-électromécanique (MEMS), selon un mode de réalisation représentatif de l'invention. La Figure 2 est une vue en plan de dessus du dispositif résonateur MEMS d'exemple de la Figure 1. La Figure 3 montre des traces qui montrent la réponse en fréquence d'un dispositif résonateur MEMS piloté par le système de mesure en hyperfréquence de la Figure 1, selon un mode de réalisation représentatif de l'invention. La Figure 4 montre des traces qui montrent le rendement (rapport signal-à-bruit) d'un dispositif résonateur MEMS piloté par le système de mesure en hyperfréquence de la Figure 1, selon un mode de réalisation représentatif de l'invention. La Figure 5 montre des traces qui montrent les mesures du paramètre d'impédance et la réponse en fréquence d'un dispositif résonateur MEMS piloté par le système de mesure en hyperfréquence de la FIG. 1, selon un mode de réalisation représentatif de l'invention. La Figure 6 est un schéma opérationnel qui illustre une méthode pour détecter des réponses d'un dispositif résonateur MEMS, selon un mode de réalisation représentatif de l'invention. 20 Dans la description détaillée qui suit, à titre d'exemple et pas de limitation, des modes de réalisation représentatifs de l'invention qui en montre détails spécifiques sont fournis afin de permettre une compréhension approfondie des modes de réalisation selon les présents enseignements. Cependant, il sera évident à qui aura eu avantage de la présente description que d'autres modes de réalisation selon les présents 25 enseignements qui s'écartent des détails spécifiques ici fournis sont toutefois dans la portée des revendications attachées. De plus, la description de dispositifs et méthodes bien connus pourra être omise afin de ne pas éclipser la description des modes de réalisation d'exemple. Ces dispositifs et méthodes sont incorporés dans la portée des présents enseignements. 30 15 En général, on comprendra que les dessins et les différents éléments qui y sont illustrés ne sont pas dessinés à l'échelle. En outre, les termes relatifs comme « au- dessus de », « au-dessous de », « en haut », « en bas », « supérieur », « inférieur », « droit », « gauche », « vertical », « horizontal » sont utilisés afin de décrire les relations des différents éléments l'un par rapport à l'autre, comme illustrés dans les dessins annexés. On comprendra que ces termes relatifs doivent être considérés comme embrassant orientations du dispositif et/ou des éléments différentes de celle illustrée dans les dessins. Par exemple, si le dispositif était renversé par rapport à la vue représentée dans le dessin, un élément décrit comme étant « au-dessus de » un autre élément, serait alors « au-dessous de » cet élément. De façon similaire, si le dispositif était tourné de 90° par rapport à la vue représentée dans le dessin, un élément décrit comme étant « vertical », par exemple, serait alors « horizontal». En général, les différents modes de réalisation représentatifs de l'invention fournissent des systèmes et méthodes pour détecter des réponses d'un dispositif résonateur micro-électromécanique (MEMS). Ces modes de réalisation tournent les limitations des solutions antérieures et fournissent mesures électromécaniques des dispositifs résonateurs MEMS présentant un excellent rapport signal-à-bruit et une grande protection contre les signaux capacitifs parasites de couplage. La Figure 1 est un schéma fonctionnel qui illustre un système pour fournir une mesure en hyperfréquence d'un dispositif résonateur micro-électromécanique (MEMS), selon un mode de réalisation représentatif de l'invention. En se référant à la Figure 1, un système de mesure 100 comprend un dispositif résonateur MEMS 110, qui peut être considéré comme un « dispositif sous mesures ». Dans un mode de réalisation, le système de mesure 100 peut être utilisé, par exemple, dans une application MFA, où le dispositif résonateur MEMS agit comme un capteur vibrant. C'est-à-dire, des particules microscopiques s'attachent à une partie vibrante du dispositif résonateur MEMS 110 (par exemple, le résonateur annulaire 115 décrit dans la suite), ce qui altère la fréquence de résonance mécanique et la fonction de transfert de la réponse en fréquence. Un exemple de dispositif résonateur MEMS est décrit par Faucher et al. dans la demande de brevet aux Etats-Unis publiée au N. 2010/0205698, titrée "Atomic Force Microscopy Probe" (12 aout 2010), qui est incorporée par référence dans la présente description. L'altération dans la fréquence est détectée, par exemple, par un receveur 160, qui indique la présence et/ou la nature des particules microscopiques. Dans le mode de réalisation illustré, le dispositif résonateur MEMS 110 a deux portes. Une première porte est connectée à une première source de signal 120 par un premier parcours de signal et la deuxième porte est connectée à une deuxième source de signal par un deuxième parcours de signal, la première source de signal 120 fournissant un premier signal S1 et la deuxième source de signal 130 fournissant un deuxième signal S2. En général, le premier parcours de signal comprend un circulateur 128 (optionnel), un filtre passe-haut 129 et un premier té de polarisation 125 (optionnel) et le deuxième parcours de signal comprend un deuxième té de polarisation 135 et un filtre passe-bas 139, dont les détails seront décrits dans la suite. La Figure 2 est une vue en plan de dessus d'un dispositif résonateur MEMS d'exemple selon un mode de réalisation représentatif de l'invention, qui peut être incorporé comme dispositif résonateur MEMS 110 de la Figure 1. Il est évident que d'autres types de dispositifs résonateurs MEMS, avec ou sans oscillateur annulaire, peuvent être utilisés sans sortir de la portée des présents enseignements. En faisant référence à la Figure 2, le dispositif résonateur MEMS 110 comprend un résonateur annulaire 115 suspendu dans une cavité 144 par quatre connecteurs 166, qui peuvent être, par exemple, membranes disposées à intervalles substantiellement égaux autour du périmètre externe du résonateur annulaire 115. La cavité 114 est formée dans un substrat 113. Le dispositif résonateur MEMS 110 comprend en outre une pointe de microscopie à balayage de sonde ou une pointe de sonde 119, qui entre en contact avec une surface d'un échantillon 170, en provoquant des variations dans le mouvement ou dans la vibration mécanique du résonateur annulaire 115. La direction générale du mouvement mécanique est indiquée par une flèche. On comprendra que le dispositif résonateur MEMS 110 peut comprendre des types de résonateurs différents du résonateur annulaire 115 représenté, tels que un résonateur à couche piézoélectrique mince, dans différentes configurations, sans sortir de la portée des présents enseignements. Le dispositif résonateur MEMS 110 comprend en outre des transducteurs capacitifs électromécaniques, illustrés comme un premier transducteur capacitif (ou transducteur capacitif d'entrée) 111 et un deuxième transducteur capacitif (ou transducteur capacitif de sortie) 112. Le premier transducteur capacitif 111 est séparé du périmètre externe du résonateur annulaire 115 par une première couche d'air capacitive 111a, et le deuxième transducteur capacitif 112 est séparé du périmètre externe du résonateur annulaire par une deuxième couche d'air capacitive 112a sur un côté du résonateur annulaire opposé par rapport à la première couche d'air capacitive 111a. Le premier transducteur capacitif 111 est utilisé pour piloter le dispositif résonateur MEMS 110 près de sa fréquence de résonance, en provoquant une vibration correspondante du résonateur annulaire 115. Le deuxième transducteur capacitif 112 est utilisé pour relever les déplacements mécaniques du résonateur annulaire 115. Le premier et le deuxième transducteurs capacitifs 111 et 112 reçoivent et envoient signaux électriques (tels que le deuxième signal S2, le signal-sonde SS et le signal-sonde réfléchi SSR décrits dans la suite) par des conducteurs 117 et 118, respectivement. Le substrat 113 peut être formé en n'importe quel matériau de substrat approprié, tel que le silicium (Si), l'arséniure de gallium (GaAs), le phosphure d'indium (InP), le verre, ou similaires. Le résonateur annulaire 115 et les connecteurs 116 peuvent être réalisés en n'importe quel matériau qui fournit une vibration mécanique en réponse à un signal de stimulus (comme le deuxième signal S2), tels que par exemple le silicium ou des matériaux à base de silicium (dopés pour la conductivité), l'arséniure de gallium ou le phosphure d'indium. Les conducteurs 117 et 118 sont formés à partir de n'importe quel matériau ayant une conductivité appropriée, tels que l'or (Au), le cuivre (Cu), l'aluminium (Al), ou similaires. En revenant à la FIG. 1, le premier signal S1 fourni par la première source de signal 120 est un signal en hyperfréquence ayant une première fréquence dans l'intervalle compris, par exemple, entre environ 1 GHz et environ 50 GHz. La puissance disponible de la première source de signal 120 est divisée en deux parties par le diviseur de signal 140, fournissant le signal-sonde SS au premier parcours de signal et un signal de oscillateur local (OL) SOL à un parcours de signal OL, décrit dans la suite. Le premier signal S1, le signal-sonde SS et le signal OL SOL ont la même fréquence (c'est-à-dire, la première fréquence). Le diviseur de signal 140 peut être par exemple un coupleur directionnel ou un diviseur résistif, mis à la terre par un résisteur 141. Le deuxième signal S2 fourni par la deuxième source de signal 130 est un signal en radiofréquence (RF) ayant une deuxième fréquence dans l'intervalle entre environ 1 MHz et environ 300 MHz, par exemple. La deuxième fréquence est sélectionnée de telle sorte que le deuxième signal S2 pilote de façon électrostatique le dispositif résonateur MEMS 110 près de sa fréquence de résonance mécanique, en provoquant une vibration mécanique du résonateur annulaire 115 dans le dispositif résonateur MEMS 110. Plus en détail, la deuxième source de signal 130 fournit le deuxième signal S2 au deuxième parcours de signal, qui comprend le deuxième té de polarisation 135 et le filtre passe-bas 139. Le deuxième té de polarisation 135 comprend un condensateur 136, connecté en série entre la deuxième source de signal 130 et le filtre passe-bas 139, et un inducteur 137, connecté entre une deuxième porte auxiliaire d'entrée/sortie 132 et le condensateur 136. Le deuxième té de polarisation 135 applique une polarisation en courant continu de la deuxième porte auxiliaire d'entrée/sortie 132 au deuxième signal S2 pour produire une force motrice électrostatique, en combinaison avec la deuxième source de signal 130 en fréquence MHz et en courant continu, en entrée du dispositif résonateur MEMS 110. Le filtre passe-bas 139 fournit une isolation des fréquences supérieures présentes dans d'autres parties du système de mesure 100. La fréquence de coupure du filtre passe-bas 139 est supérieure à la plus haute fréquence générée par la deuxième source de signal 130. Comme mentionné ci-dessus, le premier signal Si est divisé par le diviseur de signal 140 en le signal-sonde SS et en le signal OL SOL, chacun desquels a la fréquence porteuse en hyperfréquence du premier signal Si. Le signal-sonde SS est utilisé pour détecter la vibration mécanique du dispositif résonateur MEMS 110. Le signal-sonde SS est appliqué au dispositif résonateur MEMS 110 à travers le circulateur 128, le filtre passe-haut 129 et le premier té de polarisation 125 (optionnel) du premier parcours de signal 128. Le filtre passe-haut 129 fournit une isolation des fréquences supérieures présentes dans d'autres parties du système de mesure 100, ainsi qu'il réduit la perte à l'arrière de la deuxième source de signal 130 vers le circulateur 128, en maintenant le mélangeur de fréquence (« mélangeur ») 150 en domaine de fonctionnement linéaire et hors saturation. La fréquence de coupure du filtre passe-haut 129 est supérieure à la fréquence de coupure du filtre passe-bas 139 est inférieure à la première fréquence du premier signal Si généré par la première source de signal 120. Le premier té de polarisation 125 comprend un condensateur 126, connecté en série entre le filtre passe-haut 129 et le dispositif résonateur MEMS 110, et un inducteur 127, connecté entre une première porte auxiliaire d'entrée /sortie 122 et le condensateur 126. Le premier té de polarisation 125 applique une polarisation en courant continu de la première porte auxiliaire d'entrée/sortie 122 au signal-sonde SS. C'est-à-dire, la première porte auxiliaire d'entrée/sortie 122 permet à la polarisation en courant continu d'être superposée sur le signal-sonde SS par le premier té de polarisation 125. La première porte auxiliaire d'entrée/sortie 122 permet en outre l'extraction de tout signal de sortie à basse fréquence du dispositif résonateur MEMS 110 afin d'analyse. Par exemple, des paramètres de réflexion et transmission du dispositif résonateur MEMS 110 peuvent être mesurés par la première porte auxiliaire d'entrée/sortie 122 à la fréquence du deuxième signal S2 de la deuxième source de signal 130 (c'est-à-dire, à la fréquence de résonance du dispositif résonateur MEMS 110). Les variations dans les paramètres de résonance mécanique du dispositif résonateur MEMS 110 piloté par la deuxième source de signal 130 provoquées par des influences externes (telles que l'interaction entre la pointe de sonde 119 et la surface de l'échantillon 170) sont superposées sur la fréquence du signal-sonde réfléchi SSR. Autrement dit, la fonction de transfert de la réponse en fréquence du dispositif résonateur MEMS 110 est modulée sur le signal-sonde réfléchi SSR et démodulé par le mélangeur 150, décrit dans la suite, de telle sorte que des mesures peuvent être accomplies par le receveur 160, par exemple, ou par d'autres instruments de mesure. Dans le mode de réalisation illustré, le signal-sonde SS est réfléchi par le deuxième transducteur capacitif 112 du dispositif résonateur MEMS 110, en fournissant le signal-sonde réfléchi SSR. Le coefficient de réflexion correspondant du signal-sonde réfléchi SSR est modulé par des variations en capacité du deuxième transducteur capacitif 112. Ces variations en capacité sont induites par la vibration mécanique du résonateur annulaire 115 dans le dispositif résonateur MEMS 110, qui résulte de l'application du deuxième signal S2 (signal de stimulus), comme décrit ci-dessus. Le signal-sonde réfléchi SSR voyage à travers le premier té de polarisation 125 et le filtre passe-haut 129 et il est séparé du signal-sonde SS incident par le circulateur 128. Le signal-sonde réfléchi SSR séparé est alors appliqué à une porte d'entrée RF du mélangeur 150. On comprendra que des composants électriques additionnels, tels que des affaiblisseurs et/ou des amplificateurs, peuvent être inclus dans le premier parcours de signal du signal-sonde SS et du signal-sonde réfléchi SSR pour ajuster les respectives niveaux de puissance, comme il sera évident à l'homme du métier moyen. Au même temps, comme mentionné ci-dessus, le signal OL SOL sortant du diviseur de signal 140 est fourni au parcours de signal OL, qui comprend un circulateur 142 (optionnel), un déphaseur 144 et un filtre passe-bande 146. Le circulateur 142 est utilisé en tant que isolateur et il peut être mis à la terre par un résisteur 143. Dans des configurations différentes, d'autres types de composants, tels que un amplificateur, peuvent être utilisés au lieu que le circulateur 142. Le déphaseur 144 ajuste un retard du signal OL SOL et le filtre passe-bande 146 filtre le signal OL SOL pour enlever le bruit ajouté et les faux signaux. La fréquence centrale du filtre passe-bande 146 est substantiellement la même que la fréquence centrale du premier signal 51 fourni par la première source de signal 120. Le signal OL SOL sortant du filtre passe-bande du parcours du signal OL est appliqué à la porte d'entrée OL du mélangeur 150. On comprendra que des composants électriques additionnels, tels que des affaiblisseurs et/ou des amplificateurs, peuvent être inclus dans le parcours du signal OL pour ajuster le respective niveau de puissance, par exemple en fonction des exigences du mélangeur 150, comme il sera évident à l'homme du métier moyen. L'ajustement de phase du signal OL SOL par le déphaseur 144 permet d'optimiser le fonctionnement du mélangeur 150, qui peut fonctionner, par exemple comme un convertisseur descendant homodyne. Le signal de fréquence intermédiaire (FI) SFI est disponible à une porte de sortie FI du mélangeur 150. Le signal FI SFI représente la modulation du signal-sonde réfléchi SSR fourni à la porte d'entrée RF du mélangeur 150. Ainsi, le signal FI SFI représente la modulation du coefficient de réflexion du signal-sonde réfléchi SSR, décrit ci-dessus, et fournit une image de la vibration mécanique du dispositif résonateur MEMS 110. Comme mentionné ci-dessus, le déphaseur 144 ajuste le retard du signal OL SOL afin d'assurer que le signal OL SOL, en entrée à une porte d'entrée OL du mélangeur 150, et la partie réfléchie du signal-sonde réfléchi SSR qui est déterminée par les variations de la capacité du résonateur annulaire 115 à l'équilibre (avec référence à l'Equation (1) ci-dessous), en entrée à la porte d'entrée RF du mélangeur 150, sont en phase (ou déphasés de 180°) pour atteindre un rendement optimal. Encore, comme la partie principale du signal-sonde réfléchi SSR qui est déterminée par la capacité du résonateur annulaire à l'équilibre et la partie qui est déterminée par les variations de la capacité par rapport à l'équilibre sont orthogonales (déphasées de 90°), la partie sortant du mélangeur 150 qui correspond à la partie principale de réflexion sera nulle (ou fortement affaiblie), du fait que le signal OL SOL et la partie principale du signal- sonde réfléchi SSR sont déphasés de 90° et un mélangeur homodyne est utilisée comme un convertisseur descendant. En outre, la partie principale du signal-sonde réfléchi SSR a une amplitude beaucoup plus grande que la partie du signal-sonde réfléchi SSR déterminée par les variations de la capacité du résonateur annulaire 115 par rapport à l'équilibre. L'affaiblissement de la partie principale du signal-sonde réfléchi SSR à travers le mélangeur homodyne aide à augmenter la possibilité de surpiloter les composants d'élaboration du signal FI. Encore, le bruit de phase du signal-sonde réfléchi SSR sera converti vers le bas au signal FI SFI par le signal OL SOL (déphasage de 90° entre les deux signaux), ce qui peut détériorer le rapport signal-à-bruit de la mesure. Ainsi, un signal ayant un faible bruit de phase devrait être utilisé comme signal de pilotage. Comme le résonateur MEMS fonctionne à dizaines de MHz, une source ayant un faible bruit de phase à dizaine de MHz de la fréquence porteuse peut être aisément obtenu commercialement. Le signal FI SFI est fourni au receveur 160 par un parcours de signal FI qui comprend un condensateur 152, un premier amplificateur 154, un filtre passe-bas 156 et un deuxième amplificateur 158 (optionnel). Le condensateur 152 élimine la composante en courant continu du signal FI SFI. Le signal FI SFI est successivement amplifié par le premier amplificateur 154, qui peut être, par exemple, un amplificateur à faible bruit. Le filtre passe-bas 156 élimine les composantes à hautes fréquences indésirables. Le deuxième amplificateur 158 peut aussi être inclus dans le parcours du signal FI afin d'amplifier ultérieurement le signal FI SFI. Le signal FI SFI amplifié est fourni à une porte d'entrée du receveur 160, par exemple, afin d'être analysé en termes de grandeur et phase. La grandeur et la phase du signal FI SFI comparées au deuxième signal S2 représentent une variation dynamique dans le dispositif résonateur MEMS 110. Par exemple, le dispositif résonateur 110 avec une pointe de sonde 119 peut être utilisé pour la formation d'images MFA afin de mesurer des propriétés mécaniques de la surface de l'échantillon 170, telles que sa topographie, son élasticité et similaires. Cela peut être atteint par une comparaison entre le signal FI SFI et le deuxième signal S2 en tant que référence. Encore, le signal FI SFI peut être utilisé pour mesurer n'importe quelle autre variation, telle que une fixation biologique, qui provoque une variation de poids à l'extrémité de la pointe de sonde 119 et, par conséquent, une variation de la résonance mécanique du dispositif résonateur MEMS 110. En cas d'un MFA en courant alternatif ou en modalité de réglage, la grandeur et la phase du mode fondamental et des harmoniques du signal FI SFI peuvent être analysées par rapport au deuxième signal S2 en tant que référence afin, par exemple, de déterminer les propriétés de surface du matériau dont l'image est formée. Cette analyse sera évidente à l'homme de métier moyen dans le secteur de la formation d'image par MFA en courant alternatif ou en modalité de réglage. Des exemples de receveur 160 comprennent un amplificateur synchrone, un analyseur de spectre, un analyseur de réseau vectoriel et similaires. Par exemple, le receveur 160 peut être un « PNA-X Series Nonlinear Vector Network Analyzer (NVNA) », commercialisé par Agilent Technologies, Inc., ou autre analyseur de réseau aux larges signaux. La source du premier signal peut être un synthétiseur en hyperfréquence, tel que un « E6432A VXI Microwave Synthesizer », commercialisé lui aussi par Agilent Technologies, Inc. La sensibilité de mesure du système de mesure 100 est calculée à partir du coefficient de réflexion du signal-sonde réfléchi SSR, qui est détecté dans le plan du deuxième transducteur capacitif 112 du dispositif résonateur MEMS 110, comme décrit ci- dessus. Par exemple, le coefficient de réflexion du signal-sonde réfléchi peut être fourni par l'Equation (1) qui suit: - .21-oZc iIC Equation (1) 1 + 1 C '(1)27c- Avec référence à l'Equation (1), p(x) est le coefficient de réflexion déterminant le signal-sonde réfléchi SSR dans le plan du deuxième transducteur capacitif 112 en fonction du déplacement x du résonateur annulaire 115 vibrant. Le coefficient de réflexion comme indiqué par l'Equation (1) a deux parties principales, où po est la partie principale de la réflexion et elle est déterminée par le condensateur à l'équilibre. La deuxième partie de la réflexion correspond à la variation dans le coefficient de réflexion avec petits déplacements mécanique x provoqués par la vibration du résonateur annulaire. La partie du signal-sonde réfléchi qui est déterminée par les variations de la capacité à l'équilibre est déphasée de - 90° par rapport à la partie principale du signal-sonde réfléchi SSR, qui est donnée par exp (-j7r/2). C est la valeur de la capacité du deuxième transducteur capacitif 112 à l'équilibre, dC est la variation de la valeur de la capacité alors que le résonateur annulaire 115 vibrant du dispositif résonateur MEMS 110 se déplace de sa position d'équilibre d'une quantité x, Zc est l'impédance caractéristique (par exemple, 50 n) et w est la pulsation du signal-sonde SS fourni par la première source de signal 120. Dans l'hypothèse que le déplacement mécanique x est faible, la variation de capacité dC peut être considérée comme proportionnelle au déplacement mécanique x; dans ce cas-là, l'information reliée à la vibration est en quadrature par rapport à la partie principale du coefficient de réflexion. La partie principale du coefficient de réflexion est la capacité quand le résonateur annulaire 115 vibrant est à son équilibre. Comme mentionné ci-dessus, po est le coefficient de réflexion à l'équilibre. La quadrature pour les faibles déplacements x vient de exp (-j7r/2) par rapport à po. La sensibilité de mesure du système de mesure 100 à la variation de capacité dC peut être alors donnée par S dans l'Equation (2). 2 croZ,- I C2c02Z. Equation (2) Dans l'Equation (2), la sensibilité de mesure S atteint son maximum quand w = 1/ZcC, alors que Smax = 1 / C. Calculs ultérieurs qui prennent en considération le bruit du signal montrent que la résolution de mesure jusqu'au zepto-Farad peut être atteinte dans la pratique, où Zc est l'impédance caractéristique (par exemple, 50 n) et w est la fréquence angulaire du premier signal Si. Une configuration d'exemple non limitative du système de mesure 100 a été assemblée pour observer plusieurs caractéristiques, selon un mode de réalisation représentatif de l'invention. Dans la configuration d'exemple, le résonateur annulaire 115 du dispositif résonateur MEMS 110 était un résonateur annulaire en silicium ayant un diamètre d'anneau de 60 ùm, une épaisseur de 5 lm, et une fréquence de résonance calculée d'environ 25 MHz. Le premier et le deuxième transducteurs capacitifs 111 et 112 placés le long de parts du périmètre externe du résonateur annulaire 115 formaient une première et une deuxième couches d'air capacitives 111a et 112a d'environ 100 nm chacune. La première source de signal 120 généra le premier signal Si ayant une fréquence d'environ 4 GHz à une puissance d'environ 13 dBm. Le diviseur de signal 140 dirigea environ 3 dBm de la puissance au signal-sonde SS et environ 10 dBm de la puissance au signal LO LOS. La source du deuxième signal 130 généra le deuxième signal S2 ayant une fréquence d'environ 25 MHz pour stimuler le résonateur annulaire 115 du dispositif résonateur MEMS 110. La puissance de la source du deuxième signal 130 était réglable, et une polarisation de 10V en courant continu était appliqué au deuxième signal par la deuxième porte auxiliaire d'entrée/sortie 132 et le deuxième té de polarisation 135. Le premier et le deuxième amplificateurs 154 et 158 ont montré chacun un gain d'environ 20 dB dans la bande de fréquence entre 20 MHz et 30 MHz et un facteur de bruit de 3 dB. La première porte auxiliaire d'entrée/sortie 122 était connectée à un receveur d'un analyseur vectoriel multi-porte afin de mesurer simultanément le paramètre de transmission « classique » S21 du dispositif résonateur MEMS 110. Si l'on replace la deuxième source de signal 130 par la première porte d'un analyseur de réseau vectoriel (ARV), et l'on connecte la deuxième porte du ARV à la porte d'entrée du premier té de polarisation 125 au lieu que le filtre passe-haut 129, il est possible de caractériser les paramètres du dispositif résonateur MEMS 110 à une fréquence RF (qui ici est -25 MHz). Ces résultats sont montrés par les traces 502 et 503 de FIG. 5, ci-dessous. Dans le cas de la mesure RF, la mesure de transmission MEMS à RF montre une perte importante et, par conséquent, une sensibilité très faible. Le déphaseur 144 a été réglé pour ajuster la phase du signal OL SOL et pour maximiser le signal FI SFI sortant du mélangeur 150 et reçu par le receveur 160. Le signal OL SOL et le signal-sonde réfléchi SSR devraient être en phase ou déphasés de 180° pour atteindre en rendement optimal. La Figure 3 montre des traces qui montrent la réponse en fréquence d'un dispositif résonateur MEMS 110 piloté par le système de mesure en hyperfréquence de la Figure 1, selon un mode de réalisation représentatif de l'invention, configure comme mentionné ci-dessus, où fres est la fréquence de résonance du dispositif résonateur MEMS 110 (25,066 MHz), VDC est le voltage de polarisation en courant continu appliqué au deuxième té de polarisation 135 (10V), Po est la puissance du deuxième signal S2, et LB FI est la largeur de bande de mesure du signal FI SFI sortant du mélangeur 150. La trace 301 montre la caractérisation de phase du dispositif résonateur MEMS 110, où le déphasage du signal FI SFI de 90° à - 90° a lieu à la fréquence de résonance 25,066 MHz du dispositif résonateur MEMS 110. En général, comme décrit en précédence, le dispositif résonateur MEMS 110 est piloté par le deuxième signal S2 provenant de la deuxième source de signal 130, ayant une fréquence RF d'environ 25 MHZ. Le premier signal Si provenant de la première source de signal 120 est divisé en deux parcours, fournissant le signal OL SOL et le signal-sonde SS, respectivement. Le signal OL SOL est amplifié et déphasé et le signal-sonde SS est appliqué au dispositif résonateur MEMS comme un signal incident en hyperfréquence. Le signal incident en hyperfréquence rencontre l'impédance du charge capacitive du dispositif résonateur MEMS 110 et il est réfléchi comme signal-sonde réfléchi SSR. Cette capacité change près de la capacité à l'équilibre du dispositif résonateur MEMS 110 à cause de la vibration de l'anneau au taux de la fréquence de résonance MEMS, résultant en dC (donné par l'Equation (2)), qui est la déviation de la capacité à l'équilibre. Le signal-sonde réfléchi SSR, modulé à la même fréquence que celle du deuxième signal S2, est finalement mélangée par le mélangeur 150 avec le signal OL SOL, qui a la même fréquence porteuse que celle du signal-sonde réfléchi SSR. Le mélangeur 150 démodule ainsi le signal-sonde réfléchi SSR pour fournir le signal FI SFI, qui est envoyé au receveur 160. Le signal FI SFI est montré par la trace 302 de FIG. 3 (et par la trace 501 de FIG. 5). Plus en détail, la trace 302 montre la caractérisation en grandeur du dispositif résonateur MEMS 110, qui a un sommet à environ 27 dBm à la fréquence de résonance de 25,066 MHz. La Figure 4 montre des traces qui montrent les dynamiques de mesure d'un dispositif résonateur MEMS 110 piloté par le système de mesure en hyperfréquence de la FIG. 1, selon un mode de réalisation représentatif de l'invention, configuré comme décrit ci-dessus. En particulier, la FIG. 4 montre des traces 401 - 411 qui correspondent aux réponses en fréquence du dispositif résonateur MEMS 110 à différentes valeurs de la puissance de pilotage Po du deuxième signal S2, partant de - 90 dBm et séparées de 10 dBm. Autrement dit, les traces 401 - 411 montrent les réponses en fréquence du dispositif résonateur MEMS 110 à valeurs de la puissance de pilotage Po = - 90 dBm, - 80 dBm, - 70 dBm, - 60 dBm, - 50 dBm, - 40 dBm, - 30 dBm, - 20 dBm, - 10 dBm, 0 dBm et 10 dBm, respectivement. Comme montré dans la FIG. 4, la dynamique de mesure du dispositif résonateur MEMS 110 illustré est supérieure à 100 dB. Cela corresponde à cinq ordres de grandeur pour la mesure de l'amplitude de la vibration du résonateur du dispositif résonateur MEMS 110. Le système de mesure 100 fournit la capacité de mesurer faibles variations de la capacité du dispositif résonateur MEMS 110 de sa condition d'équilibre (c'est-à-dire le résonateur vibrant dans l'air). Par exemple, dans un mode de réalisation d'exemple, quand le résonateur annulaire 115 en combinaison avec la pointe de sonde 119 s'approche à une surface de l'échantillon 170, immédiatement avant de toucher cette surface la pointe de sonde 119 subit une force moléculaire de Van der Waals, qui affecte la course du résonateur angulaire 115 d'environ 0.1 A (Angstrom), ce qui se traduit dans des variations de la capacité dynamique du dispositif résonateur MEMS 110 de sous-attoFarad. La mesure RF n'est pas capable de détecter une variation si faible à cause d'un rapport signal-à-bruit faible, pendant que le système de mesure 100 est capable d'effectuer une telle mesure. La Figure 5 montre des traces qui montrent les mesures du paramètre S et la réponse en fréquence d'un dispositif résonateur MEMS 110 piloté par le système de mesure en hyperfréquence de la Figure 1, selon un mode de réalisation représentatif de l'invention, configuré comme décrit ci-dessus. En particulier, la trace 501 de la Figure 5 montre la caractérisation de grandeur mesurée de la réponse en fréquence du dispositif résonateur MEMS 110. La caractérisation de grandeur a un sommet à environ 27 dBm à la fréquence de résonance de 25,066 MHz, comme décrit ci-dessus par rapport à la FIG. 3. Les traces 502 et 503 montrent mesures classiques de paramètre S de transmission (S21) et réflexion (S11) du dispositif résonateur MEMS 110 (par exemple, prises de la première porte auxiliaire d'entrée/sortie 122) aux mêmes conditions de pilotages. Une fois comparées, la trace 501 montre un rapport signal-à-bruit amélioré, ainsi que une élimination complète des signaux parasites de couplage. Autrement dit, en comparant la trace 501 avec la trace 502, on peut aisément déterminer l'amélioration de sensibilité quand un stimulus en RF (c'est-à-dire le deuxième signal S2) est utilisé. On peut utiliser, par exemple, un amplificateur synchrone pour comparer le signal FI SFI et le deuxième signal S2 pour atteindre une compréhension dans la topographie à l'échelle nanométrique. La Figure 6 est un schéma opérationnel qui illustre une méthode pour détecter de réponses d'un dispositif résonateur MEMS, selon un mode de réalisation représentatif de l'invention. En se référant aux Figures 1, 2 et 6, dans le bloc S610 un signal de stimulus (par exemple le deuxième signal S2) est appliqué au premier transducteur capacitif 111 du dispositif résonateur MEMS 110 pour induire une vibration mécanique du dispositif résonateur MEMS 110. La fréquence du signal de stimulus est sélectionnée de telle sorte que le dispositif résonateur MEMS 110 est piloté de façon électrostatique autour de sa fréquence de résonance mécanique, en provoquant une vibration mécanique du résonateur annulaire 115. Le signal de stimulus peut être fourni par une source de signal RF (par exemple, la deuxième source de signal 130). Dans le bloc S620, un signal-sonde (par exemple le signal-sonde SS) est appliqué au deuxième transducteur capacitif 112 du dispositif résonateur MEMS. En réponse, dans le bloc S630 un signal-sonde réfléchi (par exemple le signal-sonde réfléchi SSR) est reçu du deuxième transducteur capacitif 112 du dispositif résonateur MEMS 110. Le signal-sonde réfléchi a un coefficient de réflexion modulé par des variations dans la capacité du deuxième transducteur capacitif, ces variations dans la capacité étant induites par la vibration mécanique du dispositif résonateur MEMS 110. Dans le bloc S640 le signal-sonde réfléchi est mélangé avec un signal d'oscillateur local (OL) (par exemple le signal OL SOL) pour obtenir un signal de fréquence intermédiaire (FI) (par exemple le signal FI SFI). Comme décrit en précédence, le signal FI fournit une image de la vibration mécanique du dispositif résonateur MEMS 110. Le signal OL a la même fréquence que celle du signal-sonde. Dans un mode de réalisation, le signal OL et le signal-sonde peuvent être obtenus en divisant un signal en hyperfréquence fourni par la même source de signal (par exemple la première source de signal 120). Dans le bloc S650, les caractéristiques du dispositif résonateur MEMS 110 sont déterminées en utilisant le signal FI, par exemple, par le receveur 160. Bien que des modes de réalisation spécifiques aient été décrits dans la présente description, plusieurs modifications sont possible, tout en restant dans le principe et dans la portée de l'invention. Ces modifications apparaitront évidentes de la lecture de la description, des dessins et des revendications. Ainsi, l'invention n'est pas limitée que par la portée des revendications qui suivent. REVENDICATIONS1. Système (100) pour détecter des réponses d'un dispositif résonateur micro- électromécanique (MEMS) (110), ce système comprenant: - une première source de signal (120) configurée pour fournir un premier signal (51) ayant une première fréquence ; - une deuxième source de signal (130) configurée pour fournir un deuxième signal (S2) ayant une deuxième fréquence, ce deuxième signal pilotant de façon électrostatique le dispositif résonateur MEMS (110) approximativement une fréquence de résonance mécanique, en provoquant une vibration mécanique du dispositif résonateur MEMS (110) ; - un diviseur de signal (140) configuré pour diviser le premier signal (51) en un signal-sonde (SS) et en un signal d'oscillateur local (OL) (SOL), le signal-sonde (SS) étant appliqué au dispositif résonateur MEMS (110) et réfléchi par une capacité du dispositif résonateur MEMS afin de fournir un signal-sonde réfléchi (SSR), un coefficient de réflexion étant modulé sur le signal-sonde réfléchi (SSR) à la fréquence de résonance mécanique par des variations dans la capacité induites par la vibration mécanique du dispositif résonateur MEMS (110) ; et - un mélangeur de fréquence (150) configuré pour mélanger le signal-sonde réfléchi (SSR) et le signal OL (SOL) et pour fournir à la sortie un signal à fréquence intermédiaire (FI) (SFI), ce signal FI (SFI) représentant une modulation du coefficient de réflexion, fournissant une image de la vibration mécanique du dispositif résonateur MEMS (110). 2. Système (100) selon la revendication 1, comprenant aussi un receveur (160) configuré pour recevoir un signal FI (SFI) afin d'analyser les changements en amplitude et phase du signal FI (SFI). 3. Système (100) selon la revendication 2, dans lequel ce receveur (160) comprend un amplificateur synchrone, un analyseur de spectre ou un analyseur de réseau vectoriel. 4. Système (100) selon la revendication 1, comprenant aussi un déphaseur (144) configuré pour déphaser le signal OL (SOL) afin d'optimiser le fonctionnement du mélangeur de fréquence (150). 5. Système (100) selon la revendication 1, dans lequel cette première fréquence est une fréquence en hyperfréquence. 6. Système (100) selon la revendication 1, dans lequel ce diviseur de signal (140) comprend un coupleur directionnel ou un diviseur résistif. 7. Système (100) pour détecter des particules microscopiques dans une application de microscopie à force atomique (MFA), ce système comprenant : - une première source de signal (120) configurée pour fournir un signal-sonde (SS) à un dispositif résonateur MEMS (110) par un premier parcours de signal, ce signal-sonde (SS) étant réfléchi par une capacité du dispositif résonateur MEMS afin de fournir un signal-sonde réfléchi (SSR) modulé par un coefficient de réflexion ; - une deuxième source de signal (130) configurée pour fournir un signal de stimulus au dispositif résonateur MEMS (110) par un deuxième parcours de signal, ce signal de stimulus pilotant de façon électrostatique le dispositif résonateur MEMS (110) à approximativement une fréquence de résonance mécanique, en provoquant une vibration mécanique du dispositif résonateur MEMS (110), ce coefficient de réflexion étant modulé sur le signal-sonde réfléchi (SSR) à la fréquence de résonance mécanique par des variations dans la capacité induites par la vibration mécanique du dispositif résonateur MEMS (110) ; et - un mélangeur de fréquence (150) configuré pour mélanger le signal-sonde réfléchi (SSR) et un signal d'oscillateur local OL (SOL) ayant une fréquence OL égale à une fréquence du signal-sonde (SS), pour démoduler le signal- sonde réfléchi (SSR) et pour fournir à la sortie un signal à fréquence intermédiaire (FI) (SFI), ce signal FI (SFI) comprenant le coefficient deréflexion pour fournir une image de la vibration mécanique du dispositif résonateur MEMS (110). 8. Système selon la revendication 7, comprenant aussi un diviseur de signal (140) configuré pour recevoir un premier signal (51) de la première source de signal (120) et pour diviser la puissance disponible de cette première source de signal (120) en le signal-sonde (SS) fourni au premier parcours de signal et en le signal OL (SOL) fourni à un parcours de signal OL. 9. Système selon la revendication 8, dans lequel ce diviseur de signal (140) comprend un coupleur directionnel ou un diviseur résistif. 10. Système selon la revendication 8, dans lequel ce parcours de signal OL comprend: - un déphaseur (144) configuré pour ajuster un retard du signal OL (SOL) provenant du diviseur de signal (140) ; et - un filtre passe-bande (146) configuré pour éliminer du signal OL (SOL) déphasé au moins un entre le bruit ajouté et les faux signaux, une fréquence centrale du filtre passe-bande étant substantiellement la même que une fréquence centrale du premier signal. 11. Système (100) selon la revendication 7, dans lequel le premier parcours de signal comprend: - un filtre passe-haut (129) pour filtrer le signal-sonde (SS) ; et - un premier té de polarisation (125) pour appliquer une polarisation en courant continu au signal-sonde filtré. 12. Système (100) selon la revendication 11, dans lequel le deuxième parcours de signal comprend: - un deuxième té de polarisation (135) pour appliquer une polarisation en courant continu au signal de stimulus ; et - un filtre passe-bas (139) pour filtrer le signal de stimulus polarisé en courant continu. 13. Système (100) selon la revendication 7, comprenant aussi un receveur (160) configuré pour recevoir le signal FI (SFI) du mélangeur (150) par un parcours de signal FI afin d'analyse en terme d'au moins une entre grandeur et phase. 14. Système (100) selon la revendication 13, dans lequel le parcours de signal FI comprend: - un condensateur (152) configuré pour éliminer une composante en courant continu du signal FI ; - au moins un amplificateur (154) configuré pour amplifier le signal FI ; - un filtre passe-bas (156) configuré pour éliminer composantes à hautes fréquences indésirables. 15. Méthode pour détecter des réponses d'un dispositif résonateur micro- électromécanique (MEMS) (110), cette méthode comprenant les étapes de: - appliquer un signal de stimulus à un premier transducteur (111) du dispositif résonateur MEMS (110) afin d'induire une vibration mécanique ; - appliquer un signal-sonde (SS) à un deuxième transducteur (112) du dispositif résonateur MEMS (110) ; - recevoir un signal-sonde réfléchi (SSR) du deuxième transducteur (112) du dispositif résonateur MEMS (110), ce signal-sonde réfléchi (SSR) ayant un coefficient de réflexion modulé sur le signal-sonde réfléchi (SSR) à une fréquence de résonance du dispositif résonateur MEMS (110) par des variations dans une capacité du deuxième transducteur (112) induites par la vibration mécanique du dispositif résonateur MEMS (110) ; et - démoduler le signal-sonde réfléchi (SSR) avec un signal d'oscillateur local (OL) (SOL) pour obtenir un signal à fréquence intermédiaire (FI) (SFI), fournissant une image de la vibration mécanique, ce signal OL (SOL) ayant la même fréquence que celle du signal-sonde (SS). 16. Méthode selon la revendication 15, comprenant aussi l'étape de déterminer des caractéristiques du dispositif résonateur MEMS (110) en utilisant le signal FI (SFI). 17. Méthode selon la revendication 15, comprenant aussi l'étape de ajuster un retard du signal OL (SOL) de telle sorte que le signal OL (SOL) et le signal-sonde réfléchi (SSR) sont en phase ou déphasé de 180°. 18. Méthode selon la revendication 17, comprenant aussi l'étape de diviser un signal en hyperfréquence en le signal-sonde (SS) et en le signal OL (SOL).