Instrumentation Circuits


Le domaine Instrumentation Circuits de la plateforme PLATINOM du laboratoire XLIM permet aux chercheurs, au monde académique et industriel d’accéder à des moyens de mesures de métrologie linéaire et non linéaire à la pointe de la technologie.

Ce plateau technique regroupe un ensemble d’équipements et de bancs de mesures de dispositifs micro-ondes et sub-millimétriques permettant la caractérisation de composants, de circuits et de matériaux dédiés à des applications dans le domaine des télécommunications, de l’espace, la défense et la sécurité.

L’ensemble de ces équipements constitue un élément fondamental aux travaux de recherches développés au sein des différents axes et équipes de l’institut XLIM.

Bancs de mesures de fonctions de transfert (paramètres S)

Ces bancs permettent de caractériser des composants, des circuits et des systèmes dans le domaine des radio fréquences, de quelques dizaines de MHz à quelques centaines de GHz.

Filtre passe bande prototypé par microfabrication additive

Paramètres S du filtre passe bande prototypé

Caractéristiques:

Bandes de fréquences : 10 MHz – 330 GHz (découpé en différentes bandes)

Connectique : coaxiale, guide d’onde, sous pointes RF

Polarisations : 200 V – 0.4 A entre 10 MHz et 40 GHz

100 V – 0.4 A entre 10 MHz et 70 GHz

50 V – 0.5 A entre 70 GHz et 330 GHz

Mesures réalisables:

Paramètres mesurés : paramètres S

Dispositifs mesurés: dispositifs passifs (filtres hyperfréquences, MEMS   RF, …) et dispositifs actifs (transistors, LNA, amplificateurs, …)

Banc de mesures de Bruit (NF 50 ohms + paramètres S) 10 MHz – 50 GHz

Ce banc de mesures permet de caractériser à la fois les paramètres [S] dans le domaine fréquentiel ainsi que le facteur de bruit (Noise Figure) qui correspond à la dégradation du rapport signal sur bruit entre la sortie et l’entrée du dispositif sous test, adapté 50 ohms.

Mesures du gain et du Noise Figure d’un LNA sous pointes RF

Paramètres S et Noise Figure du LNA

Caractéristiques:

Bande de fréquence : 10 MHz – 50 GHz

Connectique : coaxiale, guide d’onde, sous pointes RF

Mesures réalisables:

Paramètres mesurés : paramètres S et Noise Figure (NF 50 ohms)

Dispositifs mesurés : dispositifs actifs (LNA (Amplificateur faible bruit) adaptés 50 ohms)

Bancs de mesures fréquentielles / temporelles : en puissance CW Load-Pull 1 GHz – 40 GHz et signaux modulés (EVM, ACPR, NPR) 1 GHz – 50 GHz

Ces bancs de mesures permettent de caractériser des dispositifs actifs en puissance en mode CW ou signaux modulés et dans le domaine fréquentiel ou temporel.

Amplificateur GaN Doherty

Mesure du rendement en CW

Diagramme de constellation (modulation m-PSK)

Adjacent Chanel Power Ratio (ACPR)

Caractéristiques:

Bandes de fréquences : 1 GHz – 40 GHz (limitation à 26 GHz pour le domaine temporel)

Plages de puissances: 10 Watts jusqu’à 50 Watts selon les plages de fréquences

Connectique : coaxiale, guide d’onde, sous pointes RF

Mesures réalisables:

Paramètres mesurés:

– en CW (puissance de sortie, gain, rendement, IMD),

– en signaux modulés (puissance de sortie, gain, rendement, IMD, EVM, ACPR, NPR, …)

Dispositifs mesurés : composants, circuits et sous systèmes actifs (diodes, transistors, amplificateurs, …)

 

Banc de mesure de Thermoréflectance

Les dispositifs hyperfréquences sont réalisés avec une ou plusieurs couches de matériaux, or la réflectivité d’un matériau change avec la température. Ainsi, avec ce banc de mesure, il est possible de caractériser le coefficient de thermoréflectance et la résistance thermique.

Principe du banc de Thermoréflectance

Mesure sous pointes RF de Thermoréflectance

Vue d’un Transistor en mesure de thermoréflectance

Caractéristiques:

Caméra 4MP – 4 sources 365 nm, 470 nm, 530nm, 780 nm       

Résolution spatiale 0.29 um

Résolution temporelle 50 ns

Résolution en température (Au : 0.5 °C (5 min))

Mesures réalisables:

Coefficient de thermoréflectance Cth

Résistance thermique Rth (°C/W)

Bancs de caractérisation de matériaux jusqu’à 330 GHz

Ces bancs permettent de caractériser des matériaux de quelques centaines de MHz à 330 GHz et d’obtenir les permittivités diélectriques ɛ et tangentes de pertes diélectriques tgδ.

Banc de caractérisation de matériaux

Cellule MCK Swissto12 de caractérisation de matériaux

Caractéristiques:

Bandes de fréquences : 2 GHz – 330 GHz

Type de matériaux : solides

Dimensions des matériaux : variables en fonction des fréquences d’intérêts

Mesures réalisables:

Méthode en cavités à fente : matériaux sous forme de plaques et pour des matériaux de permittivité 1< ɛ < 30 et de tangente de pertes tgδ~10-2 à 10-4

Méthode en cavités cylindriques : matériaux sous forme d’un résonateur diélectrique cylindrique et pour des matériaux de permittivité ɛ > 30 et de tangente de pertes tgδ~10-4 à 10-5

Réalisation de Wire Bonding

Ce type de réalisation technologique consiste à connecter deux points d’un dispositif par thermocompression avec un fil d’or de diamètre de l’ordre de quelques dizaines de micromètres en réglant des niveaux de température, force et pression en fonction des matériaux des dispositifs.

Machine de wire-bonding tpt HB16

Exemple de réalisation de wire bonding

Caractéristiques:

Méthode : Wedge Bonding

Diamètre du fil d’or : 25 μm

Contrôleur de température : jusqu’à 250 °C

Réalisations possibles:

Compatible avec pads or, cuivre et aluminium

Longueur maximale des fils : 1 mm

– Mesures de paramètres [S] 10 MHz – 330 GHz

– Mesures de Facteur de Bruit (NF 50 ohms + paramètres [S]) 10 MHz – 50 GHz

– Mesures fréquentielles / temporelles en puissance CW Load-Pull 1 GHz – 40 GHz (gain, rendement, harmoniques, IMD)

– Mesures fréquentielles / temporelles en puissance signaux modulés ( EVM, ACPR, NPR) 1 GHz – 50 GHz

– Mesures IV Impulsionnel

– Mesures IDLTS

– Mesures thermoréflectance

– Caractérisation de matériaux jusqu’à 330 GHz

– Réalisation de Wire Bonding