Métrologie de la puissance de signaux électriques de très haute fréquence

Objectif de la thèse 

L’objectif de cette thèse est de concevoir et réaliser une sonde de transfert pour la mesure de puissance moyenne dans la bande de fréquence D (110-170 GHz), en assurant sa traçabilité au SI. La sonde thermoélectrique développée, combinant simulations numériques et fabrication, vise à garantir une efficacité élevée, une faible réflexion et une grande sensibilité, avec une calibration précise pour une caractérisation fiable des puissances haute fréquence.

Résumé de la thèse

La mesure de la puissance moyenne de signaux électriques de haute fréquence est primordiale dans plusieurs domaines majeurs dont la sécurité civile, le secteur militaire et l'industrie en général. 

Cette thèse est destinée à la conception et à la réalisation d'une sonde de transfert pour la mesure de puissance moyenne permettant d’assurer sa traçabilité au SI dans la bande de fréquence D, entre 110 GHz et 170 GHz. L’étalonnage par rapport à un étalon primaire d’une sonde de puissance de transfert permet de déterminer les deux paramètres suivants : son efficacité et son facteur d’étalonnage, ce dernier dépendant de l’efficacité et du coefficient de réflexion de la sonde.

La sonde de puissance thermoélectrique développée par simulations numériques, se compose de trois parties : la partie haute fréquence (HF), la partie thermique et la partie tension continue. La partie HF est formée d’un guide d’ondes rectangulaire, d’une transition entre ce dernier et une ligne coplanaire se terminant par une charge résistive. La partie thermique comprend une série de thermocouples destinés à mesurer l’échauffement de la charge. La partie tension continue permet d’effectuer une transposition de puissance entre HF et continu afin de déterminer la puissance HF.

Pour la sonde développée, les résultats de simulation obtenus sont un coefficient de réflexion inférieur à -15 dB, une efficacité supérieure à 0,85 et une sensibilité comprise entre 0,08 et 0,09 mV/mW. Ces résultats sont très encourageants et témoignent d'une conception réussie de la sonde. Nous avons réalisé le boîtier de la sonde, fabriqué la puce, ainsi que le circuit de mesure. Nous avons également préparé l'assemblage des composants dans le boîtier de la sonde et l’installation des connecteurs requis pour l'étalonnage de la sonde en vue de sa caractérisation ultérieure.