Brevet FR3029717A1 — publié le 20160610

B13632FR - 13-GR3-0416 ATTENUATEUR HAUTE FREQUENCE Domaine La présente description concerne le domaine des atténuateurs pour hautes fréquences, et aussi le domaine des atténuateurs pour hautes fréquences ayant une atténuation variable pour le test de dispositifs. Art antérieur Dans certaines applications, il peut être souhaitable de disposer d'un atténuateur capable d'atténuer des signaux à haute fréquence, ayant par exemple une fréquence supérieure à 120 GHz, et jusqu'à 175 GHz ou plus. Par exemple, dans le domaine dela caractérisation de dispositifs à haute fréquence, un dispositif soumis à un test peut être piloté par un signal d'entrée à haute fréquence, et un ou plusieurs signaux de sortie du dispositif soumis au test sont détectés en utilisant une sonde afin de déterminer des caracté7 ristiques du dispositif. Afin d'être capable de détecter avec précision un signal de sortie dans une relativement grande plage de tension, un ou plusieurs atténuateurs sont par exemple prévus pour réduire le niveau de tension du signal de sortie. Il y a cependant des difficultés pour obtenir un atténuateur capable d'assurer un niveau d'atténuation relati- vement faible, par exemple aussi faible que -6 dB. 3029717 B13632FR - 13-GR3-0416 2 En outre, il y a des difficultés pour obtenir un atténuateur ayant une atténuation variable et/ou pouvant fonctionner sur une relativement grande largeur de bande par exemple, de 20 GHz ou plus. Résumé Un objet de modes de réalisation de la présente description est de réoudre au moins partiellement une ou plusieurs difficultés de l'art antérieur. Selon un aspect, on prévoit un atténuateur compre10 nant : un premier circuit comprenant un amplificateur à collecteur commun ou à drain commun constitué d'un premier transistor ayant son noeud de commande connecté à une entrée de l'atténuateur et son émetteur ou sa source connecté à un noeud intermédiaire de l'atténuateur ; et un deuxième circuit compre15 nant un amplificateur à collecteur commun ou à drain commun constitué d'un deuxième transistor ayant son émetteur ou sa source connecté au noeud intermédiaire et son noeud de commande connecté à une sortie de l'atténuateur. Selon un mode de réalisation, l'émetteur ou la source 20 du premier transistor est en outre connecté à une première source de courant variable et l'émetteur ou la source du deuxième transistor est en outre connecté à une deuxième source de courant variable. Selon un mode de réalisation, la première source de 25 courant variable est un troisième transistor recevant sur son noeud de commande une tension de polarisation et dans lequel la deuxième source de courant variable est un quatrième transistor recevant sur son noeud de commande la tension de polarisation. Selon un mode de réalisation, l'atténuateur comprend 30 en outre un circuit de commande pour générer la tension de polarisation sur la base d'un signal de commande. Selon un mode de réalisation, le noeud de commande du premier transistor est couplé à l'entrée de l'atténuateur par l'intermédiaire de la connexion en série d'un premier conden35 sateur et d'un premier guide d'onde, et le noeud de commande du 3029717 B13632FR - 13-GR3-0416 3 deuxième transistor est couplé au noeud de sortie de l'atténuateur par l'intermédiaire de la connexion en série d'un deuxième condensateur et d'un deuxième guide d'onde. Selon un mode de réalisation, l'émetteur ou la source 5 du premier transistor est couplé au noeud intermédiaire par l'intermédiaire de la connexion en série d'un troisième condensateur et d'un troisième guide d'onde, et l'émetteur ou la source du deuxième transistor est couplé au noeud intermédiaire par l'intermédiaire de la connexion en série d'un quatrième 10 condensateur et d'un quatrième guide d'onde. Selon un autre aspect on prévoit une sonde comprenant : un circuit intégré comprenant l'atténuateur susmentionné connecté à au moins une broche d'entrée appropriée pour connecter un plot de sortie d'un dispositif soumis à un test au 15 circuit i ntégré. Selon un mode de réalisation, le circuit intégré comprend un réseau d'adaptation connectant l'atténuateur à ladite au moins une broche d'entrée. Selon un mode de réalisation, le circuit intégré 20 comprend en outre : un premier détecteur de puissance, l'atténuateur et le premier détecteur de puissance étant tous les deux connectés à ladite au moins une broche d'entrée par l'intermédiaire d'un séparateur ; et un deuxième détecteur de puissance connecté à la sortie de l'atténuateur. Brève description des dessins Les caractéristiques et avantages susmentionnés, et d'autres, apparaîtront clairement à la lecture de la description détaillée suivante de modes de réalisation, donnés à titre illustratif et non limitatif, en faisant référence aux dessins joints dans lesquels la figure 1 illustre schématiquement un atténuateur selon un mode de réalisation de la présente description ; la figure 2 illustre schématiquement un système de test selon un mode de réalisation de la présente description ; et 3029717 B13632FR - 13-GR3-0416 4 la figure 3 illustre schématiquement un circuit de détection et d'atténuation du système de test de la figure 2 plus en détail selon un exemple de réalisation. Description détaillée 5 Dans la description suivante, on décrit un atténuateur en relation avec l'application particulière de la caractérisation de dispositifs. Un tel atténuateur peut toutefois être utilisé dans une grande gamme d'applications où l'atténuation de signaux à haute fréquence est souhaitée. Par exemple, des 10 variantes d'applications possibles comprennent des récepteurs sans fil ou des amplificateurs à gain variable dans des émetteurs-récepteurs sans fil. Le terme "approximativement" tel qu'il est utilisé ici implique une tolérance de plus ou moins 10 pourcent de la valeur 15 concernée. En outre, le terme "connecté" est utilisé ici pour désigner une connexion directe ou indirecte entre des éléments. Le terme "couplé" désigne ici une connexion entre deux éléments par l'intermédiaire d'un ou plusieurs condensateurs et 20 optionnellement par l'intermédiaire d'un ou plusieurs autres composants. La figure 1 illustre un atténuateur 100, qui est par exemple mis en oeuvre sur un circuit intégré, en d'autres termes sous forme d'une solution "sur une puce". 25 L'atténuateur 100 comprend une portion de circuit 100A sur le côté gauche comportant des éléments référencés avec le suffixe "A", et une portion de circuit 100B sur le côté droit comportant des éléments référencés avec le suffixe "B". On notera que les portions de circuit 100A, 100B sont largement 30 symétriques entre elles autour d'un noeud intermédiaire 101 de l'atténuateur. Le circuit 100A comprend un amplificateur à collecteur commun constitué d'un transistor bipolaire NPN 102A ayant sa base couplée à une entrée 103 de l'atténuateur. Cette entrée 103 35 reçoit un signal d'entrée REIN. L'émetteur du transistor 3029717 B13632FR - 13-GR3-0416 5 bipolaire 102A est connecté à une source de courant variable 104A. Dans l'exemple de la figure 1, la source de courant variable 104A est mise en oeuvre par un transistor MOS ayant sa source connectée à la masse et recevant, sur sa grille, une 5 tension de commande VBIAs. L'émetteur du transistor bipolaire 102A est aussi couplé au noeud intermédiaire 101 de l'atténuateur. De façon similaire, le circuit 100B comprend un amplificateur à collecteur commun constitué d'un transistor 10 bipolaire NPN 102B ayant sa base couplée à une sortie 105 de l'atténuateur. Cette sortie 105 fournit un signal de sortie RFOUT- L'émetteur du transistor bipolaire 102B est connecté à une source de courant variable 104B. Dans l'exemple de la figure 1, la source de courant variable 104B est mise en oeuvre par un 15 transistor MOS ayant sa source connectée à la masse et recevant, au niveau de sa grille, la tension de commande VBIAS. L'émetteur du transistor bipolaire 102B est aussi couplé au noeud intermédiaire 101 de l'atténuateur. Dans des variantes de réalisation, les transistors 20 bipolaires 102A, 102B pourraient être remplacés par des transistors MOS, de telle sorte qu'ils forment des amplificateurs à drain commun plutôt que des amplificateurs à collecteur commun. En outre, dans certains modes de réalisation, les sources de courant variables 104A,e104B pourraient être mises en 25 oeuvre par d'autres types de dispositifs, comme des transistors bipolaires. Les circuits 100A, 100B de la figure 1 comprennent en outre par exemple d'autres éléments adaptés à améliorer les caractéristiques du circuit dans les hautes fréquences. 30 Par exemple, le circuit 100A comprend un guide d'onde 106A connecté entre le collecteur du transistor bipolaire 102A et un rail de tension d'alimentation Vcc. Un condensateur 108A est par exemple connecté entre le raild'alimentation Vcc et la masse pour un découplage radiofréquence, RF, et en courant 35 continu, DC. En outre, la base du transistor 102A est par 3029717 B13632FR - 13-GR3-0416 6 exemple connectée à un rail de tension d'alimentation Vbb par l'intermédiaire d'une résistance 110A, et à un noeud d'un condensateur 112A. Le condensateur 112A assure par exemple une isolation basse fréquence de la base du transistor 102A par 5 rapport au signal RF d'entrée ainsi qu'un découplage RF et DC, et par exemple a une capacité comprise entre 30 et 150 fF, par exemple approximativement 50 fF. L'autre noeud du condensateur 112A est par exemple connecté par l'intermédiaire d'un guide d'onde 114A et d'un autre guide d'onde 116A au noeud d'entrée 10 103. Un plot de masse, sous la forme d'un autre guide d'onde 120A, connecte par exemple un noeud intermédiaire 122A entre les guides d'onde 114A.et 116A à la masse. L'émetteur du transistor 102A est par exemple connecté au noeud intermédiaire 101 par l'intermédiaire de la connexion en série d'un condensateur 126A 15 et d'un guide d'onde 128A. Le condensateur 126A a par exemple une capacité comprise entre 50 et 150 fF, et par exemple d'approximativement 50 fF. De façon similaire, le circuit 100B comprend par exemple un guide d'onde 106B connecté entre le collecteur du 20 transistor bipolaire 102B et un rail de tension d'alimentation Vcc Un condensateur 108B est par exemple connecté entre le rail de tension d'alimentation Vcc et la masse. En outre, la base du transistor 102B est par exemple connectée à un rail de tension d'alimentation Vbb par l'intermédiaire d'une résistance 110B, et 25 à un noeud d'un condensateur 112B. Le condensateur 112B a par exemple une capacité égale à celle du condensateur 112A. L'autre noeud du condensateur 112B est par exemple connecté par l'intermédiaire d'un guide d'onde 114B et d'un autre guide d'onde 116B au noeud de sortie 105. Un plot de masse, sous la 30 forme d'un autre guide d'onde 120B, connecte par exemple un noeud intermédiaire 122B entre les guides d'onde 114B et 116B à la masse. L'émetteur du transistor 102B est par exemple connecté au noeud intermédiaire 101 par l'intermédiaire de la connexion en série d'un condensateur 126B et d'un guide d'onde 128B. Le 3029717 B13632FR - 13-GR3-0416 7 condensateur 126B a par exemple la même capacité condensateur 126A. Le noeud intermédiaire 101 entre les deux circuits 101A, 101B est par exemple connecté à la masse par 5 l'intermédiaire d'un autre guide d'onde 132. Un bloc de commande (CTRL) 134 génère par exemple la tension de polarisation VBIAS fournie aux grilles des transistors 104A, 104B sur la base d'un signal de commande G indiquant une atténuation souhaitée de l'atténuateur. Dans 10 certains modes de réalisation, la valeur du signal de commande G est une valeur numérique programmée par un utilisateur. Dans d'autres modes de réalisation, le signal de commande G est par exemple un signal de tension, et pourrait être généré par d'autres circuits non représentés en figure 1, par exemple dans 15 le cas où l'atténuation est adaptée automatiquement sur la base d'une boucle de contre-réaction. Les présents inventeurs ont trouvé que, en prévoyant un atténuateur comportant des portions de circuit comprenant chacune un amplificateur connecté de façon symétrique par 20 rapport à un noeud intermédiaire, l'atténuation fournie par l'atténuateur peut être relativement constante sur une grande largeur de bande de fréquence de plus de 20 GHz, et par exemple pour une largeur de bande de fréquence allant jusqu'à 40 GHz ou plus. Par exemple, les inventeurs ont trouvé que le circuit de 25 la figure 1 est capable d'assurer une atténuation relativement uniforme d'approximativement -6 dB sur la bande de fréquence de 135 à 175 GHz. En outre, les impédances d'entrée et de sortie de l'atténuateur peuvent être contrôlées avec précision, et bien appariées entre elles. 30 On va maintenant décrire une application de l'atténuateur 100 de la figure 1 dans un système de test pour un dispositif soumis à un test, en faiSant référence aux figures 2 et 3. La figure 2 illustre un système de test 200 comprenant 35 un circuit intégré 201 comprenant un dispositif soumis à un test 3029717 B13632FR - 13-GR3-0416 8 (DUT) 202. Le DUT 202 comporte par exemple des plots de connexion, qui sont au nombre de six dans l'exemple de la figure 2, dont trois sont des plots d'entrée RF 203, et dont trois sont des plots de sortie RF 204. 5 Les trois plots d'entrée 203 sont connectés à une sonde 206 par l'intermédiaire de laquelle de l'énergie est appliquée au DUT sous la forme d'un ou plusieurs signaux de test. La sonde 206 comprend par exemple des broches de sortie 210 pour contacter les plots 203, et un circuit 208 pour générer 10 les signaux de test appliqués aux plots 203 par l'intermédiaire des broches de sortie 210. Une autre sonde 212 est par exemple en contact avec les trois plots de sortie 204 du DUT 202, et comprend des broches 216 pour contacter respectivement les trois plots 204, 15 et un circuit de test 214 assurant une atténuation et une détection. Le circuit de test 214 est par exemple adapté à mesurer des paramètres du DUT, comme la figure de bruit, la puissance optimale, etc. Le circuit de test 214 est par exemple mis en oeuvre par un circuit intégré disposé dans la sonde 212, 20 les broches 216 constituant des broches d'entrée du circuit intégré. Ainsi, alors que les solution de l'art antérieur connectent en général le circuit de test à la sonde par l'intermédiaire d'un câble qui peut avoir plusieurs dizaines de centimètres de long, dans le système 200, le circuit de test 214 25 est avantageusement intégré dans la sonde. Les plots de sortie 204 du DUT et du circuit de test 214 peuvent par conséquent être séparés par une distance relativement courte, par exemple de l'ordre de quelques millimètres La figure 3 illustre schématiquement le circuit de 30 test 214 de la figure 2 plus en détail selon un exemple de réalisation. Comme cela a été indiqué précédemment, ce circuit est par exemple mis en oeuvre par un circuit intégré. Le circuit 214 comprend par exemple une entrée 302 connectée à l'une des broches 216 de la sonde 212 (non illustrée 35 en figure 3). Dans le circuit de test 214, l'entrée 302 est par 3029717 B13632FR - 13-GR3-0416 9 exemple connectée à l'entrée d'un réseau d'adaptation 304, qui par exemple a une impédance d'entrée Z1, par exemple d'environ 50 ohms. L'impédance de sortie du réseau d'adaptation 304 est par exemple égale à une impédance Z2, qui peut être identique ou 5 être différente par rapport à l'impédance Z1. Dans certains modes de réalisation, l'impédance de sortie Z2 est égale à environ 25 ohms. La sortie du réseau d'adaptation 304 est connectée à un séparateur de puissance 306, qui sépare le signal en deux 10 parties, par exemple de puissance approximativement égale. L'une des sorties du séparateur 306 est connectée à un détecteur de puissance 308, qui détecte la puissance du signal. L'autre sortie du séparateur 306 est par exemple fournie à un atténuateur 310, qui est par exemple mis en oeuvre par le 15 circuit 100 de la figure 1. Les impédances d'entrée du détecteur de puissance 308 et de l'atténuateur 310 sont par exemple choisies égales à l'impédance Z1, et l'impédance de sortie de l'atténuateur 310 est par exemple choisie égale à l'impédance Z2. Par exemple, dans le cas où les impédances d'entrée et de 20 sortie de l'atténuateur sont différentes entre elles, l'atténuateur peut comprendre, en plus du circuit de la figure 1, un réseau d'adaptation au niveau de sa sortie pour amener l'impédance de sortie à la valeur appropriée. La figure 3 illustre aussi un étage suivant de 25 détection de puissance et d'atténuation, comprenant un autre séparateur 312, un autre détecteur de puissance 314, et un autre atténuateur 316. Ces éléments sont par exemple les mêmes que les éléments 304, 308 et 310 respectivement, et ne seront pas décrits en détail. En prévoyant plusieurs étages d'atténuation 30 et de détection de puissance, le circuit 214 est capable de détecter la puissance du signal de sortie du DUT à divers niveaux d'atténuation, et donc pour une large plage de niveaux de puissance d'entrée du DUT. Un avantage de l'atténuateur décrit ici est qu'il est 35 capable d'assurer un niveau d'atténuation relativement faible, 3029717 B13632FR - 13-GR3-0416 10 par exemple aussi faible que -6 dB. En outre, il est capable d'assurer un niveau d'atténuation variable, par l'ajustement de la valeur de commande G. En outre, l'atténuateur est capable de fonctionner dans une relativement grande plage de fréquence, par 5 exemple de 20 GHz ou plus. Avec la description ainsi faite d'au moins un mode de réalisation illustratif, diverses altérations, modifications et améliorations apparaîtront facilement à l'homme de l'art. Par exemple, il apparaîtra clairement à l'hoame de 10 l'art que la circuiterie particulière illustrée en figure 1 n'est qu'un exemple de mise en oeuvre, et que des agencements différents de guides d'onde, de résistances et de condensateurs seraient possibles, et qu'un ou plusieurs de ces composants pourraient être omis, en fonction de l'application particulière. 15 En outre, il est clair que bien qu'un circuit de commande 134 soit prévu pour permettre de contrôler l'atténuation de l'atténuateur de la figure 1, dans certains modes de réalisation, ce circuit de commande pourrait être omis, l'atténuateur étant adapté à assurer une atténuation relati- 20 vement constante. En outre, les sources de courant variables 104A, 104B pourraient être remplacées par des éléments à impédance fixe, coliune-des résistances ou des guides d'onde. REVENDICATIONS1. Atténuateur comprenant un premier circuit (100A) comprenant un amplificateur à collecteur commun ou à drain commun constitué d'un premier transistor (102A) ayant son noeud de commande connecté à une 5 entrée (103) de l'atténuateur et son émetteur ou sa source connecté à un noeud intermédiaire (101) de l'atténuateur ; et un deuxième circuit (100B) comprenant un amplificateur à collecteur commun ou à drain commun constitué d'un deuxième transistor (102B) ayant son émetteur ou sa source connecté au 10 noeud intermédiaire (101) et son noeud de commande connecté à une sortie (105) de l'atténuateur. 2. Atténuateur selon la revendication 1, dans lequel l'émetteur ou la source du premier transistor (102A) est en outre connecté à une première source de courant variable (104A) 15 et l'émetteur ou la source du deuxième transistor (102B) est en outre connecté à une deuxième source de courant variable (104B). 3. Atténuateur selon la revendication 2, dans lequel la première source de courant variable (104A) est un troisième transistor recevant sur son noeud de commande une tension de 20 polarisation (VBIAS), et dans lequel la deuxième source de courant variable (104B) est un quatrième transistor recevant sur son noeud4de commande la tension de polarisation (VBIAs). 4. Atténuateur selon la revendication 3, comprenant en outre un circuit de commande (134) pour générer la tension de 25 polarisation sur la base d'un signal de commande (G). 5. Atténuateur selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, dans lequel le noeud de commande du premier transistor (102A) est couplé à l'entrée (103) de l'atténuateur par l'intermédiaire de la connexion en série d'un premier 30 condensateur (112A) et d'un premier guide d'onde (114A, 116A), et dans lequel le noeud de commande du deuxième transistor (102B) est couplé au noeud de sortie (107) de l'atténuateur par l'intermédiaire de la connexion en série d'un deuxième condensateur (112B) et d'un deuxième guide d'onde (114B, 116B). 3029717 B13632FR - 13-GR3-0416 12 6. Atténuateur selon l'une quelconque des revendications 1 à 5, dans lequel l'émetteur ou la source du premier transistor (102A) est couplé au noeud intermédiaire (101) par l'intermédiaire de la connexion en série d'un troisième condensateur (126A) et d'un troisième guide d'onde (128A), et dans lequel l'émetteur ou la source du deuxième transistor (102B) est couplé au noeud intermédiaire (101) par l'intermédiaire de la connexion en série d'un quatrième condensateur (126B) et d'un quatrième guide d'onde (128B). 7. Sonde comprenant : un circuit intégré comprenant un atténuateur selon l'une quelconque des revendications 1 à 5, connecté à au moins une broche d'entrée (216) appropriée pour connecter un plot de sortie (204) d'un dispositif soumis à un test (202) au circuit intégré. 8. Sonde selon la revendication 7, dans laquelle le circuit intégré comprend un réseau d'adaptation (304) connectant l'atténuateur à ladite au moins une broche d'entrée. 9. Sonde selon la revendication 7 ou 8, dans laquelle 20 le circuit intégré comprend en outre : un premier détecteur de puissance (308), l'atténuateur et le premier détecteur de puissance (308) étant tous les deux connectés à ladite au moins une broche d'entrée par l'intermédiaire d'un séparateur (306) ; et 25 un deuxième détecteur de puissance (314) connecté à la sortie de l'atténuateur.