Embedded vector measurement of RF/microwave circuits in LTCC technology

Mohamed, Hana (2019). Embedded vector measurement of RF/microwave circuits in LTCC technology. Mémoire de maîtrise électronique, Montréal, École de technologie supérieure.

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Résumé

As the number of wireless systems and standards continues to increase, RF hardware re-use is becoming more and more important to reduce cost and size and eliminate unnecessary component redundancy. One way of maximizing RF hardware re-use is to deploy reconfigurable circuits. This is turn relies on embedded vector measurement to ensure the reconfigurable hardware operates as required.

Conventional vector measurement techniques require costly and bulky Vector network analyzers or slightly more compact six-port junctions. Both options require the use directional couplers to sample forward and backward traveling waves, which increases their size and limits their suitability for embedding in reconfigurable RF hardware. Non-directional four-port interferometersoffer an alternative solution for embedded vector measurement that is characterized by a very small size, very low coupling, and ease of integration.

In the present work, a new 3D 4-port non-directional reflectometer for measuring complex reflection coefficients is proposed. The proposed reflectometer features two optimized non-directional sniffers positioned below a transmission line with buried lines to carry the sniffed signals to power detectors in LTCC technology. Vertical transitions from the buried lines to surface are designed and optimized. 3D electromagnetic field simulations are used to optimize the proposed design in order to obtain the S-parameter of the structure. Two LT5582 power detector circuits with 57 dB dynamic range are used to detect the coupled power. A prototype of the proposed reflectometer is fabricated in LTCC (Ferro L8) in LACIME laboratory and used to measure 45 different complex loads. The obtained results show excellent agreement with VNA measurements showing errors below 0.3 dB for amplitude and below 3° for phase.

Titre traduit

Mesure vectorielle intégrée de circuits RF / micro-ondes dans la technologie LTCC

Résumé traduit

Alors que le nombre de systèmes et de normes sans fil continuent à augmenter, la réutilisation de matériel RF devient de plus en plus importante pour réduire les coûts et la taille et éliminer la redondance inutile des composants. Un moyen de maximiser la réutilisation du matériel RF consiste à déployer des circuits reconfigurables. Cela dépend à son tour de la mesure vectorielle intégrée pour garantir le bon fonctionnement du matériel reconfigurable.

Les techniques classiques de mesure vectorielle nécessitent des analyseurs de réseau vectoriel coûteux et encombrants ou des jonctions six ports légèrement plus compactes. Les deux options nécessitent l’utilisation de coupleurs directionnels pour l’échantillonnage des ondes progressives, ce qui augmente leur taille et limite leur aptitude à l’intégration dans du matériel RF reconfigurable. Les interféromètres à quatre ports non directionnels offrent une solution alternative pour la mesure vectorielle intégrée, caractérisée par une très petite taille, un très faible couplage et une facilité d'intégration.

Dans le présent travail, un nouveau réflectomètre 3D non directionnel à 4 ports pour la mesure de coefficients de réflexion complexes est proposé. Le réflectomètre proposé comporte deux renifleurs non directionnels optimisés placés sous une ligne de transmission avec des lignes enterrées pour acheminer les signaux reniflés aux détecteurs de puissance de la technologie LTCC. Les transitions verticales des lignes enterrées à la surface sont conçues et optimisées. Des simulations de champs électromagnétiques en 3D permettent d'optimiser la conception proposée afin d'obtenir le paramètre S de la structure. Deux circuits de détection de puissance LT5582 avec une plage dynamique de 57 dB sont utilisés pour détecter la puissance couplée. Un prototype du réflectomètre proposé est fabriqué au LTCC (Ferro L8) dans le laboratoire LACIME et utilisé pour mesurer 45 charges complexes différentes. Les résultats obtenus montrent un excellent accord avec les mesures VNA montrant des erreurs inférieures à 0,3 dB pour l'amplitude et inférieures à 3 ° pour la phase.

Type de document:	Mémoire ou thèse (Mémoire de maîtrise électronique)
Renseignements supplémentaires:	"Thesis presented to École de technologie supérieure in partial fulfillment for a master's degree with thesis in electrical engineering". Comprend des références bibliographiques (pages 75-79).
Mots-clés libres:	réflectomètre, coefficient de réflexion, puissance couplée, paramètres S, LTCC
Directeur de mémoire/thèse:	Directeur de mémoire/thèse Kouki, Ammar B.
Programme:	Maîtrise en ingénierie > Génie électrique
Date de dépôt:	08 juill. 2019 20:20
Dernière modification:	08 juill. 2019 20:20
URI:	https://espace.etsmtl.ca/id/eprint/2331

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