Une Stratégie bas-coût pour le test des récepteurs RF à l'aide de ressources numériques

Le test de fabrication d’un circuit intégré est une étape cruciale dans la chaîne de production, qui permet de vérifier ses performances par rapport à ses spécifications. Dans le cas des circuits radiofréquences (RF), ce test représente une part significative du coût final. Ceci est dû à l’instrumentation requise qui comprend des ressources RF coûteuses installées dans les équipements de test automatique (ATE). L’objectif de cette thèse est de proposer une alternative économique pour le test des récepteurs RF.Des travaux de recherche antérieurs proposent des solutions pour réduire le coût de test de ce type de circuits. Nous proposons ici une approche originale qui repose sur la génération d’un signal RF à partir d’un signal numérique basse-fréquence directement disponible sur les ressources standard d’un ATE. Cette méthode pose deux grands défis : comment encoder le signal en bande de base afin d'obtenir un spectre spécifique à une fréquence choisie et, comment adapter la fréquence de génération f_s à l'équipement de test disponible.Afin de relever ces challenges nous définissons un modèle mathématique correspondant aux opérations effectuées par l’équipement de test : quantification 1-bit, échantillonnage, et blocage. Dans un premier temps, nous avons abordé le cas simple de la modulation monochromatique de fréquence (FM). Ceci revient à moduler en fréquence une porteuse numérique dont les harmoniques représentent des versions modifiées du spectre de la modulation en bande de base en raison de la multiplication de l’indice de modulation par l’ordre de l’harmonique.Dans un deuxième temps, nous étudions l’effet du sous-échantillonnage/blocage sur des signaux simples et modulés en fréquence et phase. Le sous-échantillonnage crée des images du spectre original de manière périodique autour des multiples de la fréquence f_s et une pollution harmonique associée aux repliements. Avec un choix judicieux de la fréquence d’échantillonnage, il est toutefois possible de retrouver les composantes attendues. Le blocage d’ordre zéro, à son tour impose au spectre une enveloppe en sinus cardinal. Nous proposons la définition d’un estimateur de corruption permettant de quantifier la pollution autour d’une fréquence harmonique ciblée. Il permet d’identifier conditions d’échantillonnage favorables à l’exploitation d’une bande de fréquence définie.Cette méthode est validée expérimentalement sur des cas d’études concrets. Le banc de test développé émule le fonctionnement d’un équipement de test et nous permet de valider l’efficacité de l’estimateur de corruption. Nous obtenons alors des spectres de FM/PM propres à des fréquences élevées en utilisant des signaux digitaux modulés en bande de base en sélectionnant les fréquences d’échantillonnages retournées comme favorables par l’estimateur de corruption.Nous étendons notre étude théorique et expérimentale aux modulations numériques telles que FSK (dont MSK) et PSK (dont BPSK). Là encore, nous établissons le lien entre le signal en bande de base et les harmoniques hautes fréquences. La génération de signaux ainsi modulés dans les bandes ISM 433MHz, 868MHz et 2.4GHz est démontrée à la fois en simulation et en pratique, à l’aide de deux bancs de test. Le premier repose sur l’utilisation d’une radio logicielle, le second utilise directement une sortie digitale basse-fréquence de microcontrôleur.Les divers résultats, obtenus en simulation et de façon expérimentale prouvent la validité de la solution proposée pour générer des signaux analogiques haute fréquence à partir de signaux numériques basse fréquence. L’application de cette approche dans un contexte de test industriel des circuits intégrés radiofréquences permet de générer des économies de production. L’idée peut être étendue à d’autres schémas de modulation.