Thèse soutenue en 2010 - Electricité-Magnétisme

Résumé de la thèse

Les paramètres S constituent l’une des grandeurs de base de l’électricité-magnétisme dans le domaine radiofréquence. Ils sont normalisés par rapport à une valeur d’impédance dite de référence et sont mesurés à l’aide d’un analyseur de réseau vectoriel.

La précision des paramètres S des composants micro-ondes avec un analyseur de réseau vectoriel dépend de l'exactitude du calibrage utilisé pour corriger les erreurs inhérentes au système. Le calibrage consiste à mesurer des dispositifs particuliers plus ou moins bien connus, que l'on appelle étalons, afin de déterminer les erreurs systématiques du système avant la mesure du composant. Les coefficients d'erreurs calculés à partir de l'étalonnage seront utilisés pour caractériser les vrais paramètres S du dispositif.

La procédure de calibrage LAR (Line-Attenuator-Reflect), intégrée dans les analyseurs modernes et qui permet une large bande de mesure avec un nombre limité d’étalons de référence sur le wafer, est particulièrement attractive. Par contre, peu d’études ont été réalisées pour évaluer la traçabilité de cette méthode. C’est pourquoi le LNE a décidé de mener des études afin d’évaluer la traçabilité et la précision de mesure quand la méthode de calibrage LAR est utilisée. Dans ce contexte les travaux de thèse ont consisté à :

–       réaliser un kit de calibrage sur wafer pour exécuter à la fois le calibrage LAR et Multiline TRL qui est le calibrage de référence pour les mesures sur wafer ;

–       proposer une méthode basée sur un calcul d’erreur pour tenir compte du fait que les impédances d’entrée et de sorte de l’atténuateur étalon sont différentes de 50 Ώ. Outre sa précision, l’avantage de cette méthode est qu’elle ne nécessite pas la détermination précise de l’impédance de référence du calibrage LAR.

–       proposer une méthode originale analytique pour déterminer l’impédance d’entrée et de sortie de cali-brage et donc l’impédance de référence.

–       réaliser un kit de calibrage large bande pour les utili-sateurs, dont l’impédance de référence du calibrage LAR peut être obtenue par trois moyens : modélisation électrique de l’atténuateur, modélisation de l’impé-dance de référence par interpolation polynomiale et méthode simplifiée (procédure LAR-L).

–       l’analyse des erreurs dans le cas où le substrat du kit de calibrage est différent du substrat de dispositif à caractériser. Ces erreurs sont dues à la capacité de couplage entre les pointes et le substrat. Afin de réduire ces erreurs, une solution pour déterminer cette capacité de couplage a été proposée. Elle consiste à graver sur le wafer du dispositif sous test une ligne de transmission dont les dimensions doivent être connues, et dont on mesure les paramètres S après calibrage de l’analyseur de réseau vectoriel.

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