Etude, conception et caractérisation de solutions d’auto-test intégrées pour des applications micro-ondes

par Imène Lahbib

Thèse de doctorat en Electronisque, microélectronique et nanoélectronique

Sous la direction de Philippe Descamps.

Soutenue en 2014

à Caen , dans le cadre de École doctorale structures, informations, matière et matériaux (Caen ; 1992-2016) , en partenariat avec LaMIPS (laboratoire) .

Le président du jury était Salvador Mir.

Le jury était composé de Philippe Descamps, Salvador Mir, Jean-Michel Fournier, Jean-Michel Nébus, Mohamed-Aziz Doukkali, Christophe Kelma.

Les rapporteurs étaient Jean-Michel Fournier, Jean-Michel Nébus.

mots clés

• Autotest intégré
• Circuits intégrés
• Circuits intégrés monolithiques hyperfréquence
• Circuits intégrés -- Conception assistée par ordinateur

Résumé

Les travaux de cette thèse portent sur l’étude des solutions intégrées innovantes à bas coût destinées au test industriel RF. Après un état de l’art dans ce domaine et suite à plusieurs réalisations afin de valider le concept, un circuit complet intégré d’autotest (BIST) pour une chaine de réception satellite, fonctionnant autour de 20 GHz, a été conçu, réalisé et caractérisé. Ce circuit BIST est composé d’un générateur RF intégré, d’un circuit de couplage in situ à l’entré et d’un détecteur. Le générateur sert à injecter un signal connu à l’entrée du circuit sous test (DUT), tandis que le détecteur récupère le signal de sortie RF du DUT. Il le transforme en un signal DC, facilement mesurable. Pour relier le générateur BIST au DUT sans dégrader les performances RF de ce dernier, un coupleur de type capacitif a été placé entre ces deux circuits. Les mesures réalisées ont montré une bonne corrélation avec les simulations. Toutes deux montrent que le circuit BIST permet d’obtenir le gain et le point de compression d’ordre 1 du DUT avec une précision proche de celle des testeurs RF (± 1dB). Ceci tout en veillant à ne pas dégrader les performances du DUT. Cette méthode d’investigation proposée a pour avantage de réduire le temps de test et le coût des équipements, tout en simplifiant et uniformisant la procédure de test. Cette thèse ouvre donc des perspectives intéressantes pour le test industriel à faible cout dans le domaine très hautes fréquences en permettant de pousser plus loin les recherches dans ce domaine notamment en incluant des études et analyses statistiques.

Titre traduit

Study, design and characterization of integrated Built-In-Self-Test solutions for microwave applications

Résumé

This thesis deals with the study of innovative integrated solutions for low-cost industrial RF test. After a state of the art in this field, a fully integrated BIST circuit for a satellite receiver, operating around 20 GHz, was designed, fabricated and characterized. This circuit is composed of an integrated RF generator, an in-situ coupler and a detector. The generator is used to inject a known signal at the input of the circuit under test (DUT). The detector, placed on the IF side, turns the RF output signal of the DUT on a DC one, easily measurable. To connect the BIST generator to the DUT, without degrading RF performances of the DUT, a capacitive coupler is placed between these two circuits. Measurements have shown a good correlation with simulations. Both show that the BIST circuit provides the gain and the point of compression of the DUT with an accuracy similar to that of RF testers (± 1dB) and without degrading the performances of the DUT. The advantages of this test technique are reducing test time and equipment cost, simplifying the test procedure and standardizing it. So, this thesis gives new perspectives for industrial low cost test for very high frequencies applications by allowing to further research in this field, particularly, by including statistical analyses.