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  • Analyse vectorielle de rseaux avec le MSA

    Introduction

    Ce guide dcrit l'utilisation du MSA en modes transmission [comme un analyseur de rseaux scalaire (SNA) ou vectoriel (VNA)], ou rflexion. On peut accder toutes les sections en cliquant sur les titres en bleu ci-dessous ou en utilisant l'onglet des signets. La connaissance des procdures de mise en uvre, dcrites dans le Guide d'Utilisation du MSA en Analyseur de Spectre, fait partie des prrequis.

    Les premiers chapitres rassemblent des lments auxquels de nombreuses mesures font appel :Montages. Procds lmentaires de connexion d'un DUT au MSA.Montages drivation. Description spcifique de ces montages.Montages srie. Description spcifique de ces montages.Ponts. Description gnrale des rflectomtres.Cal Transmission. talonnage en mode transmission.Cal Rflexion. talonnage en mode rflexion.talons OSL. Ralisation et caractrisation d'talons OSL.Mesures en transmission. Connaissances de base pour la mesure en transmission.Mesures en rflexion. Connaissances de base pour la mesure en rflexion.Dplacement du plan de rfrence. Comment liminer les retards parasites des mesures.

    Les chapitres suivants couvrent le contenu du menu Fonctions :Filtre. Analyse de la rponse des filtres.Quartz. Dtermination des caractristiques de quartz en vue de la ralisation de filtres.Mesureur de composants. Le MSA en LCR-mtre.RLC Transmission. Dtermination de modles RLC par mesures en transmission.RLC Rflexion. Dtermination de modles RLC par mesures en rflexion.Coaxiaux. Mesure des caractristiques de coaxiaux et autres lignes de transmission.Gnration de S21. Comment obtenir le S21 de DUT deux ports par la mesure de S11.

    Les pages suivantes dcrivent quelques procds de mesure supplmentaires :Coax Z0. Dtermination de l'impdance caractristique de lignes de transmission.Lignes de rfrence. Cration de lignes de rfrence pour l'affichage ou le calcul.

    On trouvera enfin quelques informations de rfrence :Le Return Loss (pertes par rflexion). Le Return Loss et quelques notions connexes.Abaque de Smith 1. Connaissances de base sur l'abaque de Smith.Abaque de Smith 2. Courbes circulaires sur l'abaque de Smith.

  • Montages

    Tous modes sauf analyseur de spectre

    Voici les trois schmas lmentaires de raccordement d'un support de DUT (Device Under Test, circuit analyser) au MSA utilis en SNA ou VNA. Les attnuateurs peuvent tre externes ou intgrs au support de test. Des amplificateurs tampons peuvent remplacer les attnuateurs pour augmenter la dynamique de mesure.

    Le rle principal des attnuateurs est de prsenter au DUT une impdance prcise qui sera appele le R0 du support. Des attnuateurs de construction maison sont bien prfrables des attnuateurs commerciaux dans cette application. R0 peut tre diffrent de 50 ohms si les attnuateurs sont conus pour transformer les impdances.

    Le DUT est connect entre la liaison entre-sortie et la masse.

    Pour les impdances de 0,1 ohm 1 kohm.

    Le DUT est travers par le signal.

    Pour les impdances de 3 ohms 100 kohms.

    La mesure des quartz s'effectue sur un support srie dont le R0 vaut 12,5 ohms.

    En mode transmission, le DUT peut tre muni d'une connexion de masse spare.

    Le DUT est connect entre le pont et la masse.

    Pour les impdances de 1 ohm 1 kohm.

    Normalement rserv la mesure en rflexion, mais un pont de bonne qualit peut s'utiliser en mode transmission (en scalaire comme en vectoriel).

    La meilleure prcision du pont est obtenue pour des impdances proches de 50 ohms.

  • Particularits du montage drivation

    Le support drivation peut tre ralis au moyen de deux attnuateurs relis par un T coaxial, le DUT tant reli la troisime branche du T. Il est de la plus haute importance que chaque attnuateur prsente une impdance de 50 ohms au DUT ; cette condition sera remplie de faon satisfaisante en les construisant avec des rsistances de prcision : par exemple, une structure en PI avec des rsistances de valeurs 100, 68 et 100 ohms constituera un attnuateur de 9,6 dB. Avec 120, 49,9, et 120 ohms, on obtiendra 7,7 dB. Tous deux montreront une excellente adaptation en utilisation normale.

    Mais les valeurs d'adaptation et d'attnuation sont bases sur une source et une charge de 50 ohms. Dans le montage en drivation, l'attnuateur d'entre voit une charge constitue du DUT en parallle avec l'attnuateur de sortie. Ainsi, si l'impdance du DUT est 0 ohms, la charge sera de 0 ohms. Au travers d'un attnuateur de 7,7 dB, cela constitue un return loss de 15 dB.

    La prcision peut tre amliore en cblant les attnuateurs sur un support et en les concevant de manire un peu diffrente. Le schma suivant montre un support drivation comportant des attnuateurs 7,7 dB modifis et dont les rsistances les plus proches du DUT sont remplaces par une rsistance unique.

    Ce schma peut amliorer la prcision de faon significative dans le cas de DUT basse impdance, si la source o la charge ont un return loss infrieur 25 dB, car il rduit le ROS entre les attnuateurs et le MSA.

    Il est noter qu'en mode rflexion avec talonnage OSL (plutt qu'avec un simple talonnage par rfrence), le problme voqu plus haut est sans importance, car l'talonnage compense les impdances vues par le DUT.

  • Particularits du montage srie

    Le chapitre voquant les supports de montage en drivation donne des valeurs pour les rsistances des attnuateurs de construction maison et indique que le fait de raccorder de simples attnuateurs standards au support de mesure ne produit pas les meilleurs rsultats. Par exemple, dans le cas du montage srie, si l'impdance du DUT est grande, chaque attnuateur voit une charge de valeur leve au lieu des 50 ohms pour lesquels ils sont conus. Ceci provoque une grande diminution du return loss l'extrieur des attnuateurs, donc des rflexions importantes.

    Le schma ci-dessous rsout le problme et permet d'atteindre un return loss de 20 dB dans le pire des cas (impdance infinie du DUT).

    Le montage officiel permettant de tester les quartz est un montage srie de R0 gal 12,5 ohms dont voici le schma :

    Les composants marqus Ck sont destins la compensation et ne sont pas indispensables.

    Notons que les faibles valeurs de R3 et R4 rendent le return loss extrieur aux attnuateurs relativement indpendant de l'impdance du DUT. Il en rsulte que ce montage rsout galement le problme voqu plus haut et peut tre utilis pour d'autres mesures que le test de quartz.

  • Ponts

    Les ponts de mesure sont normalement utiliss en rflexion. Ils sont conus pour que leur niveau de sortie soit proportionnel celui du signal rflchi par le DUT. Le coefficient de rflexion est donc le quotient de ce niveau par celui obtenu lorsque le port de connexion du DUT est ouvert (puisque la rflexion serait de 100% dans ce cas). En dB, cette division se traduit par une soustraction.

    Leur qualit se mesure par leur directivit, qui est le coefficient de rflexion (en dB) obtenu avec un DUT de 50 ohms (dont le coefficient de rflexion est 0), et par la comparaison avec les rflexions obtenues avec un open (circuit ouvert) et un short (court-circuit) dont les phases ont des amplitudes gales mais de phases opposes. Un pont dont la directivit est bonne et les rflexions open / short bien adaptes peut tre utilis avec un simple talonnage rfrence . Il peut mme, en fait, tre utilis en mode transmission en effectuant une analyse du pont raccord un open et en comparant ce niveau avec celui obtenu avec le DUT raccord. La diffrence est S11.

    Le pont actif, construit autour de deux amplificateurs oprationnels, se montre d'une prcision trs leve jusqu' 30 MHz et bonne jusqu' 100 MHz. Il sera utilis avec un talonnage rfrence . Ses composants actifs autorisent une mesure prcise des rflexions avec des pertes minimales.

    La plupart des ponts passifs sont construits autour de baluns avec des noyaux en ferrite. Le montage de base, incluant de modestes attnuateurs optionnels d'entre et de sortie, conduit typiquement une perte value entre 14 et 20 dB. Cela signifie que le niveau maximum de sortie (avec un DUT open ou short ), est entre 14 et 20 dB sous le niveau d'entre.

    Le pont lignes parallles est un pont passif utilisable de 1 MHz plus de 1 GHz. Sa directivit est excellente sur une large bande, mais son adaptation open / short n'est pas idale. Il peut donc tre utilis, avec un talonnage rfrence , pour la mesure de return losses suprieurs 20 dB, o la directivit est de premire importance. Avec un talonnage OSL, ses performances sont excellentes.

    Le pont balun avec perles est encore un pont passif. Sa bande de frquences, plus large, s'tend de quelques 100 kHz (limite pratique infrieure du MSA en mode VNA, de toutes faons), jusqu' 1 GHz. Il est relativement simple construire.

    On peut construire des ponts passifs autour de transformateurs, splitters / combiners et coupleurs directifs.

  • talonnage en mode transmission

    Mode transmission, scalaire ou vectoriel

    L'talonnage est destin tablir l'amplitude et la phase du signal transmis en l'absence de DUT, ces mesures servant de rfrences celles de la transmission du DUT.

    1 Dfinissez la bande de frquences et le filtre de rsolution souhaits.

    2 Ouvrez le menu Operating cal Perform Cal (talonnage Effectuer l'talonnage).

    3 Pour le montage srie, tablissez une connexion directe la place du DUT. S'il faut compenser la longueur de cette connexion, entrez le retard qu'elle provoque, en ns.

    4 Pour le montage drivation, ne mettez rien la place du DUT.

    5 Cliquez Perform Band Cal (Effectuer l'talonnage). Le MSA lance un balayage pour mmoriser les donnes de l'talonnage. Au cours de cet t