Tester et valider les performances des filtres passe-bande à cavité en laboratoire implique plusieurs mesures clés pour garantir leur conformité aux spécifications telles que la perte d'insertion, la perte de retour, la bande passante, la fréquence centrale, la réjection et la tenue en puissance. Voici un guide étape par étape :

1. Équipement requis

Analyseur de réseau vectoriel (VNA) – Pour les mesures de paramètres (S11, S21).

Générateur de signaux et analyseur de spectre – Alternative si le VNA n’est pas disponible.

Wattmètre – Pour la vérification de la perte d’insertion.

Amplificateur de puissance et charge fictive – Pour les tests de haute puissance (le cas échéant).

Kits d'étalonnage (SOLT/TRL) – Pour l'étalonnage VNA.

Câbles et adaptateurs – Câbles RF de haute qualité, à phases stables.

Chambre de température (si nécessaire) – Pour les tests de stabilité thermique.

2. Préparation

Calibrez le VNA jusqu'à la plage de fréquences souhaitée (par exemple, 1 à 10 GHz) à l'aide de l'étalonnage SOLT (ShortOpenLoadThru).

Connectez correctement le filtre (assurez-vous d'un accouplement correct avec un mouvement minimal du câble).

Laissez le temps de préchauffage du filtre (en particulier pour les cavités à Q élevé, car la température affecte les performances).

3. Mesures clés

un) Réponse en fréquence (S21 – Perte d'insertion et bande passante)

Mesure S21 (transmission) sur toute la gamme de fréquences.

Identifier:

Fréquence centrale (f₀) – Où la perte d’insertion est la plus faible.

Bande passante de 3 dB – Plage de fréquences où la perte est ≤ 3 dB par rapport au pic.

Perte d'insertion (IL) – Perte minimale à f₀ (doit être aussi faible que possible, par exemple, < 0,5 dB).

Facteur de forme – Rapport de 60 dB BW à 3 dB BW (indique la raideur des jupes).

b) Perte de retour / ROS (S11 – Correspondance d'entrée)

Mesurez S11 (réflexion) pour vérifier l'adaptation d'impédance.

La perte de retour doit être > 15 dB (VSWR < 1,5) dans la bande passante.

Une faible perte de retour indique des inadéquations (par exemple, un couplage incorrect).

c) Rejet hors bande

Mesurer l'atténuation de la bande d'arrêt à des fréquences spécifiées.

Vérifiez les réponses parasites (bandes passantes inattendues).

Vérifiez que le rejet est conforme aux spécifications (par exemple, > 60 dB à ± 500 MHz à partir de f₀).

d) Retard de groupe (linéarité de phase)

Utilisez la mesure du retard de groupe du VNA (dérivée de phase).

Doit être plat dans la bande passante pour une distorsion minimale du signal.

e) Gestion de la puissance (le cas échéant)

Appliquer un signal de haute puissance (CW ou pulsé) proche de f₀.

Surveiller S21 avant/après pour la dégradation (indiquant un arc électrique ou un échauffement).

Mesurer l'élévation de température (pour les filtres haute puissance).

f) Stabilité thermique (pour les applications critiques)

Placer le filtre dans une chambre de température.

Mesurer la dérive de fréquence et la variation de l'IL en fonction de la température (par exemple, de 40 °C à +85 °C).

4. Validation par rapport aux spécifications

Comparez les résultats avec la fiche technique ou les objectifs de conception :

Ondulation de la bande passante (doit être minimale, par exemple < 0,2 dB).

Bande passante (doit respecter les 3 dB ou 1 dB BW requis).

Rejet (doit respecter l'atténuation requise dans les bandes d'arrêt).

Tenue en puissance (pas de dégradation à puissance nominale).

5. Dépannage des problèmes courants

Perte d'insertion élevée ? → Vérifiez s'il y a un mauvais couplage ou des pertes de conducteur.

Faible perte de retour ? → Vérifiez que l’impédance est correctement adaptée (les vis de réglage peuvent nécessiter un réglage).

Réponse asymétrique ? → Défauts de fabrication possibles (résonateurs mal alignés).

Dérive de fréquence ? → Vérifier les effets de dilatation thermique (propriétés des matériaux).

6. Tests avancés (facultatif)

Distorsion d'intermodulation (IMD) → Pour filtres haute puissance.

Contribution du bruit de phase → S'il est utilisé dans des boucles d'oscillateur.

Essais de vibrations/chocs → Pour applications militaires/aérospatiales.

Conclusion

En mesurant systématiquement les paramètres, la tenue en puissance et la stabilité thermique, vous pouvez valider pleinement les performances d'un filtre passe-bande à cavité. Documentez systématiquement les résultats et comparez-les aux spécifications de conception pour garantir leur conformité.

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