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1. 02 4 Figure 5 Filtre passe bas en l ments distribu s 4 longueurs des lignes W largeurs des lignes Nous choisissons de r aliser ce filtre en technologie microruban A partir des caract ristiques principales du substrat utilis substrat di lectrique FRd d paisseur h 1 52 mm et de permittivit r 4 2 et des formules de synth se en technologie microruban 3 les tudiants calculent les dimensions des lignes de transmission du filtre largeurs et longueurs Les imp dances caract ristiques des lignes inductives Zor et capacitives Zoc sont fix es et plusieurs solutions sont propos es Certains cas correspondent aux limites technologiques et ne sont pas toujours r alistes lorsqu on passe la phase r alisation Il existe notamment des probl mes de discontinuit s dus aux sauts d imp dance entra nant parfois des effets parasites non pris en compte par la th orie C est pourquoi nous proposons d autres solutions permettant d att nuer ce ph nom ne en se rapprochant de cas plus r alistes A l issue de l ensemble des simulations sur le logiciel ADS les tudiants mettent en vidence trois points fondamentaux e l importance du domaine de validit des approximations faites partir des sch mas quivalents entre l ments localis s et l ments distribu s e les difficult s respecter en distribu le cahier des charges sachant que les r pons
2. J3eA Journal sur l enseignement des sciences et technologies de l information et des syst mes Volume 4 Hors S rie 2 21 2005 DOI http dx doi org 10 1051 b1b 13ea 2005721 EDP Sciences 2005 Travaux pratiques supports de transmission en hyperfr quence synth se r alisation et mesure d un filtre passe bas en technologie microruban P M Martin G Tann p E Rius n D Le Berre et J F Favennec Laboratoire LEST UMR CNRS 6165 Universit de Bretagne Occidentale IUP T l com et R seaux D partement lectronique UFR Sciences 6 avenue Le Gorgeu C S 93837 F 29238 Brest CEDEX 3 France Laboratoire LEST UMR CNRS 6165 Universit de Bretagne Occidentale cole Nationale d Ing nieurs de Brest ENIB BP 30815 F 29608 Brest CEDEX France TRAVAUX PRATIQUES SUPPORTS DE TRANSMISSION EN HYPERFREQUENCE SYNTHESE REALISATION ET MESURE D UN FILTRE PASSE BAS EN TECHNOLOGIE MICRORUBAN P M Martin G Tann E Rius D Le Berre J F Favennec gt Laboratoire LEST UMR CNRS 6165 Universit de Bretagne Occidentale IUP T l com et R seaux D partement Electronique UFR Sciences 6 avenue le Gorgeu C S 93837 29238 Brest Cedex 3 Ecole Nationale d Ing nieurs de Brest ENIB B P 30815 F 29608 BREST Cedex Pierre Marie Martin univ brest fr R sum Dans le cadre de la cr ation de l IUP T l communications et R seaux Brest et en collaboration troite avec le d partement Electr
3. coupant la fr quence de coupure f 1 5 GHZ dans un environnement Ro 50 QO Ils v rifient ensuite leurs calculs th oriques par une simulation sur le logiciel ADS L exploitation de ces premiers r sultats en termes de param tres de r partition en r flexion et en transmission S11 et S21 montre une tr s bonne concordance avec le cahier des charges propos Cependant une telle structure en l ments localis s est inadapt e en hyperfr quence du fait notamment des dimensions physiques des inductances et des capacit s qui ne sont plus n gligeables devant la longueur d onde On choisira donc de r aliser un filtre en l ments distribu s constitu de tron ons de lignes de transmission de diff rentes imp dances caract ristiques Zi et longueurs lectriques 6 3 FILTRE EN ELEMENTS DISTRIBUES Les tudiants montrent au pr alable comment synth tiser par une ligne de transmission courte 8 lt lt 2r un l ment localis de type inductance s rie figure 3 ou capacit parall le figure 4 6 20 L Zt Figure 3 Equivalence entre une ligne de transmission Zo grande et une inductance s rie Figure 4 Equivalence entre une ligne de transmission Zo petite et une capacit parall le Ces quivalences permettent alors de comprendre la configuration de la structure du filtre passe bas d ordre 5 en l ments distribu s figure 5
4. e et mesure 6 CONCLUSION Cette manipulation permet aux tudiants de fili res professionnalis es dans le secteur des t l coms d appliquer leurs connaissances th oriques sur un cas concret de synth se de filtre hyperfr quence L utilisation de nombreux outils employ s par l industrie logiciel de CAO machine graver analyseur de r seau constitue en outre un atout non n gligeable pour la recherche de stage et d emploi dans ce domaine de l lectronique Bibliographie l Agilent ADS URL http www agilent com 2 G L MATTHAE L YOUNG EMT JONES Micowave filters impedance matching networks and coupling structures Artech House Dedham pp 89 100 1980 3 E O HAMMERSTAD Equations for Microstrip Circuit Design Conference Proceedings si Eu M C Sept 75 Hamburg
5. es id ales seront obtenues pour Zo la plus grande possible et Zoc la plus petite possible e le probl me des r ponses harmoniques avec l apparition de remont es parasites parfois g nantes pour un filtre passe bas en l ments distribu s en fonction des valeurs de ZoL et Zoc Finalement 1l s agit de trouver le meilleur compromis possible entre le respect du cahier des charges et les contraintes de r alisation 4 REALISATION DU FILTRE En pratique les tudiants r alisent leur filtre en technologie microruban sur une plaque di lectrique m tallis e double face de dimensions 3x8 cm Le point de d part est le sch ma lectrique en distribu r alis sous ADS figure 6 Figure 6 Sch ma lectrique du filtre distribu sous ADS Les tudiants ont pr alablement d termin les dimensions physiques du filtre et v rifi leurs calculs par une ou plusieurs simulations cf paragraphe 3 Gr ce aux possibilit s d ADS la g n ration du masque correspondant est tr s simple figure 7 i Fed been PH dr READ OHLY fLi pouil 4 ed Vam ere Mister clone bis Vol oies ri deg Let gesla t wpa S AAA les F21010lOIA Hi Miti Test Fa 3 q iF lii ERAI fus cond Jil 1 Lu F jr E f E l gt ia l alioli Dii j Figure 7 Masque du filtre distribu sous ADS Il suffit alors de l exporter au format gerber et de le r cup rer sous le logiciel ISOPRO fourni avec le
6. es est largement utilis dans l industrie et dans les laboratoires de recherche Apr s un premier travail de calculs th oriques et de simulations les tudiants r alisent et mesurent un circuit au cours de la m me manipulation Ils sont alors confront s un des probl mes majeurs rencontr s en hyperfr quence la comparaison entre th orie et mesure 2 FILTRE EN ELEMENTS LOCALISES Lors du travail pr paratoire la manipulation les tudiants d terminent l ordre et les valeurs des l ments localis s inductances et capacit s d un filtre passe bas de type Tchebyscheff figure 1 dont le gabarit en att nuation est impos et pr sent sur la figure 2 Ro L L3 Ls AWN YY Y Se rN Y go g1 83 g5 e C2 g C4 ga 6 R6 Figure I Filtre passe bas en l ments localis s normalis s g d normalis s Li Ci Ri A dB je mesanene gt ffe Figure 2 Gabarit du filtre en att nuation avec fe 1 5GHZ Pour mener bien leurs calculs les tudiants disposent des caract ristiques de Tchebyscheff issues de la litt rature abaques et tableaux de g 2 Ils d terminent l ordre minimal du filtre en d duisent les valeurs des g et les d normalisent avec les expressions suivantes RO gi i hoe CS 8 et R6 Ro g6 Oc Ro c Ils obtiennent ainsi un sch ma en l ments localis s inductances et capacit s d un filtre passe bas en chelle
7. graveur utilis A ce niveau un mode d emploi d taill aide les tudiants adapter le masque en vue de l usinage du filtre sur la plaque de di lectrique Pour supprimer tout probl me de positionnement et simplifier au maximum la phase d usinage nous avons mis au point une matrice dans laquelle nous ins rerons la plaque usiner figure 8 Avant 5 Apr s usinage A usinage Insert o 8 Graveur et plaques 5 COMPARAISON ENTRE THEORIE ET MESURE Une fois le filtre usin les tudiants ont leur disposition un analyseur de r seau vectoriel leur permettant de le mesurer figure 9 Pour des raisons de temps la calibration de l analyseur est d j r alis e Figure 9 Dispositif de mesure A issue de cette mesure ils doivent comparer les r sultats simul s et mesur s figure 10 0 0 gt A 4 8 00 d Sin PR ui LA NT NAN TE RO j amp 30 0 f N 4 NN oo Jew WON seimeure Zad P o T f 50 0 60 0 Figure 10 Comparaison entre simulation et mesure A ce niveau il appara t quelques diff rences majoritairement li es aux sauts d imp dance entre tron ons de lignes inductifs et capacitifs qui ne sont pas pris en compte au cours des premi res simulations Cette comparaison permet de souligner l importance d inclure d s la conception les diff rentes discontinuit s auquel cas on retrouve un bien meilleur accord entre th ori
8. onique de l UFR Sciences de nouveaux enseignements de Travaux Pratiques sur les supports de transmission en hyperfr quence ont t labor s Cette communication pr sente l tude compl te d un filtre passif hyperfr quence passe bas d ordre 5 de type Tchebyscheff en l ments localis s puis en l ments distribu s Une premi re partie th orique n cessitant un certain nombre de calculs et de simulations sur un logiciel de CAO est suivie d une r alisation en technologie microruban gr ce un syst me de gravure rapide puis de mesures l analyseur de r seau vectoriel Mots cl s Travaux Pratiques Filtre Passe Bas Hyperfr quence Logiciel de Simulation Machine Graver Technologie Microruban Analyseur de R seau 1 INTRODUCTION Les filtres sont des dispositifs qui s lectionnent liminent ou s parent des signaux dans des bandes de fr quences pr d finies Ils constituent donc des l ments fondamentaux dans de nombreux syst mes de transmission en radiofr quence et en hyperfr quence radiomobiles satellites radars Cette manipulation de Travaux Pratiques en DESS d Electronique et en troisi me ann e d IUP T l communication et R seaux permet aux tudiants d approfondir leurs connaissances th oriques dans le domaine du filtrage hyperfr quence gr ce au logiciel de simulation Agilent ADS Advanced Design System 1 Cet outil performant de conception de circuits microond

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