Étalon de puissance radiofréquence pour les basses fréquences de 100 kHz à 1 GHz

Abstract

Cette publication présente la réalisation d'un nouvel étalon de puissance à partir d'une sonde à thermocouple commerciale. Un étalonnage au microcalorimètre a été effectué afin de déterminer l'efficacité effective de la sonde. Un étalonnage par la méthode de transposition thermique a contribué à valider les résultats obtenus au microcalorimètre. Le LNE s'est doté ainsi d'un nouvel étalon de puissance pour les basses fréquences.

Étalon de puissance électrique en technologie à thermocouples pour les fréquences RF jusqu’à 50 GHz

“…Il se présente comme un convertisseur puissance-tension reposant sur l'effet thermoélectrique, où un thermocouple placé au plus prés d'une charge RF mesure l'échauffement de celle-ci ( fig. 1) [4]. Ce détec-teur présente une sensibilité de l'ordre de 230 μV·mW −1 et le domaine de mesure de la puissance s'étend de 1 μW à 100 mW [6].…”

“…Au sein du microcalorimètre, les guides coaxiaux assurent la liaison électrique de la sonde de puissance avec l'extérieur, tout en garantissant une isolation thermique optimale [4]. Afin d'assurer la meilleure isolation thermique possible entre l'entrée et la sortie du guide coaxial, ce dernier est réalisé en paroi mince à partir d'un alliage nickel/chrome/titane de conductivité thermique 11,7 W·m −1 ·K −1 recouvert d'une dorure d'épaisseur 1 μm améliorant la propagation électrique du signal ( fig.…”

“…Si cette égalité est bien respectée alors nous pouvons considérer que les deux puissances sont équivalentes, au niveau de l'élément résistif. fonctionnant jusqu'à 18 GHz [4]. Cette différence est due à une performance plus large bande en fréquence de la sonde fonctionnant jusqu'à 50 GHz, ce qui occasionne une incertitude globale plus importante.…”

“…Le contexte de ce travail était une demande de réali-sation d'un microcalorimètre pour l'étalonnage de sondes de puissance jusqu'à 50 GHz à destination d'un laboratoire national de métrologie étranger car le LNE a aujourd'hui une expérience reconnue dans ce domaine [4]. Dans cet article, nous présentons les différents éléments sensibles constituant le microcalorimètre (le guide coaxial à paroi mince et la thermopile), le banc d'étalon-nage, la mesure de l'efficacité effective de la sonde et l'évaluation de l'incertitude de mesure obtenues à partir de son étalonnage au microcalorimètre.…”

Développement d’un microcalorimètre sur ligne coaxiale de 2,4 mm et des sondes de puissance associées

“…Un bilan d'incertitude complet pour l'étalonnage de sondes thermoélectriques est détaillé dans [3] dans le cadre du développement de sondes avec connecteur de type N. Dans le cas de la sonde avec connecteur de diamètre 2,4 mm, les valeurs présentées dans le tableau 2 montrent que l'incertitude devient plus importante aux fréquences millimétriques, notamment en raison des moins bonnes performances à la fois de la sonde en terme d'efficacité et de la ligne d'isolation thermique en terme d'affaiblissement.…”