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INSTRUMENTATION GENERALE
Analyseurs
Fig. 1 Mesure du signal d‘un multiplicateur avec le R&S®FSU67.
Fig. 2 Signal 59 GHz mesuré avec mélangeur externe, sans présélecteur
logiciel.
Fig. 3 Le même signal 59 GHz mesuré avec mélangeur externe et présélecteur
logiciel. Fig. 4 Signal 59 GHz mesuré avec le R&S®FSU67.
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Actualités de Rohde&Schwarz N o 194 (2007/III)
Fig. 5
R&S®FSU67 : premier analyseur de spectre au monde
capable de couvrir sans discontinuité la gamme de
fréquence de 20 Hz à 67 GHz.

Analyseur de spectre R&S®FSU67
Analyse spectrale – pour la première fois
sans discontinuité de 20 Hz à 67 GHz
Du jamais vu jusqu’ici : un analyseur
de spectre fonctionnant sans discontinuité
jusqu’à 67 GHz. Désormais, le
R&S®FSU67 rend également disponible
la gamme de 50 à 67 GHz pour
l’analyse spectrale à réjection de
fréquences image et repousse ainsi de
façon significative la limite supérieure
à partir de laquelle les montages
complexes à mélangeurs externes
sont nécessaires.
Repousser les limites des
équipements de mesure
conventionnels
Les mesures dans le domaine spectral
n’étaient jusqu’ici possibles que jusqu’à
50 GHz avec des montages de mesure
conventionnels et faciles à utiliser. Pour
pouvoir réaliser des mesures au delà de
cette limite, il fallait utiliser des mélangeurs
harmoniques externes dans un
montage de mesure complexe.
Cela appartient désormais au
passé : avec le R&S®FSU67 (fig. 5),
Rohde & Schwarz propose en première
mondiale un analyseur de spectre
fonctionnant sans discontinuité
jusqu’à 67 GHz en technologie coaxiale
et repousse une fois de plus les limites
des équipements de mesure. L’appareil
simplifie les mesures dans cette
gamme de fréquence en éliminant
Pourquoi se passe-t-on volontiers des mélangeurs externes ?
Les mélangeurs harmoniques externes n’opèrent pas de réjection de la fréquence image
et, du fait du mélange avec les harmoniques produits par l’oscillateur local, engendrent
de multiples réponses indésirables. Le produit de mélange utile ne peut être obtenu que
par filtrage ou déplacement de la fréquence de l’oscillateur local, méthode qu’utilisent
les présélecteurs pilotés par logiciel. De telles routines d’identification trouvent toutefois
rapidement leurs limites en présence de signaux modulés, notamment de signaux
impulsionnels.
Le raccordement de mélangeurs harmoniques externes se traduit par des câblages supplémentaires
pour signaux FI et OL ainsi que par un montage de test séparé. C’est la raison
pour laquelle les mesures d’harmoniques doivent souvent être réalisées en deux
temps (avec puis sans mélangeur externe).
La perte de conversion des mélangeurs externes dépend de la précision du calibrage du
mélangeur, des câbles de raccordement et du réglage correct du niveau de l’oscillateur
local. Quel que soit le soin apporté à la réalisation des mesures, tous ces facteurs entraînent
une augmentation de l’incertitude de mesure par rapport à l’utilisation d’un analyseur
de spectre couvrant directement la gamme de fréquence requise.
En cas d’utilisation de mélangeurs externes, le signal à mesurer est appliqué directement
sur l’entrée du mélangeur. Cela implique l’utilisation d’atténuateurs en guide d’ondes
supplémentaires lorsque le niveau doit être réduit afin que le mélangeur fonctionne dans
sa plage de fonctionnement linéaire.
toutes les restrictions liées à l’utilisation
des mélangeurs harmoniques (voir encadré).
Le concept fréquentiel de l’analyseur
à mélange avec la fondamentale
et réjection de la fréquence image à
67 GHz assure d’emblée une représentation
claire du signal et en évite ainsi les
problèmes d’identification.
En outre, la totalité de la gamme de fréquence
est mesurée via une seule fiche
d’entrée, ce qui rend inutile tout éventuel
recâblage du montage de mesure.
La figure 1 illustre ceci avec l’exemple
d’un multiplicateur pour lequel
des harmoniques sont certes déjà filtrés
à sa sortie mais avec toutefois
des sous-harmoniques toujours présents.
Le R&S®FSU67 les mesure en un
seul balayage pour des signaux jusqu’à
67 GHz également.
Les figures 2 à 4 montrent la mesure
d’un signal à 59 GHz avec mélangeur
externe ainsi qu’avec ou sans présélecteur
logiciel en comparaison avec la
mesure du même signal réalisée par le
R&S®FSU67. La différence est flagrante :
même avec l’utilisation d’un présélecteur
logiciel, un nombre considérable de
signaux indésirables sont encore visibles
lors de la mesure avec un mélangeur
externe (fig. 3) alors qu’avec le
R&S®FSU67, seul le vrai signal est affiché
à l’écran.
Un atténuateur variable interne de 0 à
75 dB assure l’adaptation optimale de
l’analyseur au niveau du signal d’entrée.
La gamme de mesure de niveau
s’étend ainsi de 30 dBm jusqu’au plancher
de bruit, sans nécessité d’atténuateurs
variables en guide d’ondes supplémentaires.
Le R&S®FSU67 présente de
plus – comme tous les membres de la
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INSTRUMENTATION GENERALE
Analyseurs
Fig. 6 La pièce maîtresse du R&S®FSU67 :
le module frontal hyperfréquence pour 50 à
67 GHz.
famille FSU – une précision de mesure
de niveau calibrée. Jusqu’à 67 GHz, les
incertitudes de mesure dues aux mélangeurs
externes appartiennent désormais
au passé.
Technologie hyperfréquence de
pointe
La transposition des signaux supérieurs
à 50 GHz dans une gamme de fréquence
inférieure à 26,5 GHz est réalisée dans
le R&S®FSU67 par un module frontal
supplémentaire. Rohde & Schwarz a
développé les modules correspondants
nécessaires en coopération avec la
Faculté des Sciences et Techniques hautes
fréquences de l’université d’Erlangen.
Conception de l’oscillateur local
L’oscillateur local (OL) est conçu sur la
base d’un synthétiseur N fractionnaire,
constitué d’un ASIC de Rohde & Schwarz,
d’un VCO jusqu’à 12 GHz ainsi que de différents
diviseurs et d’autres composants
issus de l’unité de production hyperfréquence
de Rohde & Schwarz. Le circuit
de gestion de l’OL en technologie hyperfréquence
est réalisée sur des substrats
céramique et assure l’amplification du
signal généré par le synthétiseur et la
multiplication de fréquence jusqu’à la
bande comprise entre 39 à 45 GHz.
Conception du module frontal
Le concept de réception hétérodyne
nécessite un filtre de présélection afin
d’éliminer les réponses indésirables. Ce
présélecteur est réalisé au moyen d’un
filtre fixe spécial dont la bande passante
est comprise entre 50 et 67 GHz. Un
réglage astucieux de l’oscillateur local
et de la FI permet d’obtenir une bonne
réjection des raies parasites. La fabrication
du filtre fixe requiert une précision
extrême, la tolérance à respecter notamment
lors du fraisage du boîtier est de
20 µm.
Le mélangeur utilisé pour transposer les
signaux d’entrée dont la fréquence est
comprise entre 50 et 67 GHz est également
le résultat d’un développement
interne devant satisfaire à des critères
très sévères :
Mélange avec la fondamentale pour
les fréquences de 50 à 67 GHz
Perte de conversion minimale
Très bonne réjection des raies
parasites
Concept autorisant simplicité de
fabrication et reproductibilité
Au final, le mélangeur est un circuit
totalement intégré, monté sur un substrat
céramique, lui-même monté dans
le module frontal. Les excellentes spécifications
techniques atteintes parlent
d’elles-mêmes : avec son plancher de
bruit (DANL) mesuré dans une bande
de résolution de 1 Hz de