Faisabilité d'un étalon calculable de puissance hautes fréquences

par François Ziadé

Thèse de doctorat en Électronique et communications

Sous la direction de Eric Bergeault.

Soutenue en 2008

à Paris, ENST .


  • Résumé

    All measuring device have to be related to a reference named a standard. In each country a reference institute is in charge of its standards: National Laboratory of Metrology (LNM). The Laboratoire National de Métrologie et d’Essais (LNE) is in charge of the French metrology. For most of the LNMs, the reference standard in high frequency power (HF) is constituted by a microcalorimiter and a bolometer mount. This PhD work, done in collaboration between the HF group of LNE and Radiofrequency and Microwave group (RFM) of the TELECOM ParisTech School, aims to study the feasibility of a calculable HF power standard. A calibrating procedure is no more necessary with a calculable power standard since it is only based on physical and mathematical principles. The metrological parameter of a HF power standard is its efficiency h which represents the losses. This PhD work aims to establish a complete electrical model of the standard in order to calculate its efficiency. First, a power standard has been realized in coplanar (CPW) technology with a reflection coefficient matched to 8 GHz. Then, 3D electromagnetic simulations and Multiline TRL measurements have allowed us to establish its complete electrical model which takes into account: the transition between SMA connector and CPW line, the radiation, the propagation constant g and characteristic impedance Zc of the CPW line, the DC block capacitor, the electromagnetic interaction between components. The mean deviation between the calculated h and the h measured by microcalorimeter method is less than 1. 2%. Such a good concordance between calculation and measurement opens the gate to a calculable HF power standard.

  • Titre traduit

    Feasability of high frequency calculable power standard


  • Résumé

    Tout appareil de mesure doit être raccordé à une référence appelée étalon. Les étalons sont détenus dans chaque pays par un institut de référence : le Laboratoire National de Métrologie (LNM). Le Laboratoire National de Métrologie et d’Essais (LNE) est responsable de la métrologie française. En puissance Hautes fréquences (HF), pour la plupart des LNM, l’étalon est constitué d’un microcalorimètre associé à une monture bolométrique. Ce travail, effectué au sein du groupe HF du LNE et du groupe Radiofréquences et Micro-ondes (RFM) de l’école TELECOM ParisTech, vise à étudier la faisabilité d’un étalon calculable de puissance HF. Un étalon calculable permet de s’affranchir de toute procédure d’étalonnage car il est raccordé directement aux principes physiques et mathématiques. L’efficacité h est le paramètre métrologique d’un étalon de puissance HF et représente ses pertes. Ce travail a pour objectif de modéliser entièrement l’étalon afin d’en calculer h. Dans un premier temps, un étalon de puissance innovant a été réalisé en technologie coplanaire (CPW) avec un coefficient de réfection adapté jusqu’à 8 GHz. Dans un second temps, des simulations électromagnétiques 3D et des mesures Multiline TRL nous ont permis d’établir son modèle électrique complet : la transition du connecteur SMA vers la ligne CPW, le rayonnement, la constante de propagation g et l’impédance caractéristique Zc de la ligne CPW, les capacités de découplage, l’interaction entre les composants. L’écart moyen obtenu entre h calculée et h mesurée au microcalorimètre est inférieur à 1. 2 %. La très bonne concordance obtenue entre le calcul et la mesure ouvre la voie vers un étalon calculable de puissance HF.

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Informations

  • Détails : 1 vol. (201 p.)
  • Notes : Publication autorisée par le jury
  • Annexes : 55 réf. bibliogr. Résumé en français et en anglais

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  • Disponible pour le PEB
  • Cote : 6.35 ZIAD
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