oscillateur contrôlé en tension (LC-VCO)

[f6bes]

Bjr à toi, Ton tableau c'est du pur calcul ou c'est une MESURE ?
Un circuit oscillant pour qu'il fournisse son maximum se doit de recpecter un rapport entre la valeur de L et la valeur de C.
Si ce rapport est optimum la puissance l'est aussi.

Tu pourrais avoir 1/4 de mm pour ta " self" et faire l'accord avec un C important tout en résonant sur la fréquence.
Ca ne veut pas dire que le rapport des valeurs va permettre de sortir le maximum.
A l'inverse tu peux avoir aucune capacité (sauf les inévitables capacité parasite) et avoir une L maxi tout en résonnant sur F.
Le rsultat (puissance) ne sont pas identiques.
Le compromis c'est le choix de L et C pour _un maximum.
Bonne journée
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[melissab]

Bonjour,

en fait, je fais des simulation sur ADS, les valeurs des fréquences et des puissances du tableau sont obtenues en simulant et les valeurs de capa, on peut les considérer comme données dans ce cas. je vous remercie pour l'explication cela m'a clarifié bp de points.

Concernant la 2ème question SVP, quel est le lien entre la longueur électrique du résonateur et la fréquence d'oscillation ( égale à la fréquence de résonance) sur la puissance de sortie ??

merci par avance.

[C2H5OH]

Bonjour

Je crois que tu n'as toujours pas répondu à la question de gwgidaz: quelles valeurs de c et de L as tu prises pour le résonateur( illisible sur le schéma)

Pour la correspondance entre la longueur du résonateur et la fréquence , il faut savoir si c'est un résonateur quart d'onde ( court circuit en bout) ou un résonateur demi onde (ouvert en bout)

On calcule d'abord la longueur d'onde dans le vide Lo = c/ F . A 5GHz, ça fait environ 6 cm.
Puis on divise par la racine carrée de la constante dielectrique de la ligne , on obtient la longueur d'onde dans la ligne.( déjà dit par gwgidaz)
puis on divise par 2 ou par 4, selon qu'on met un demi onde ou un quart d'onde.

les constantes dielectriques des différents supports :
epoxy : 4 teflon: 2,4 alumine : 9 ceramiques spéciales pour résonateurs : 40 à 90

[melissab]

Bonjour à tous,

j'ai modélisé un résonateur distribué demie onde (circuit ouvert en bout) sous forme de "U" ( donc avec des lignes MLIN sur le logiciel de simulation ADS), ci joint la figure . Donc, pour que notre résonateur résonne à la fréquence de résonance 5 GHz, j'ai calculé sa longueur électrique «Lr» qui est équivalente à la somme des bouts de lignes qui constitue le circuit. j'ai pas de valeurs de L et C en élément localisés donc!

par la suite j'ai associé ma capa variable ( ou capa de détection) entre ces 2 bouts. En faisant varier la valeur de la capacité de détection, selon les valeurs que j'ai, cela engendre une variation de la fréquence de résonance du résonateur ( ou la fréquence d'oscillation) et sur la puissance de sortie du VCO.

J'ai bien compris la correspondance entre la longueur électrique et la fréquence mais ma question était quel est le lien de cette correspondance avec la PUISSANCE DE SORTIE ( plus j'augmente la longueur électrique, plus la fréquence diminue ( c'est normal) mais j'ai pas compris pourquoi la puissance diminue aussi ! pourquoi ça augmente pas par exemple??
Pouvez vous m'expliquez SVP??

merci par avance.

[C2H5OH]

Bonjour,

Personnellement, je ne comprends rien à ta modélisation du résonateur. Il faudrait connaître :

les dimensions de la ligne (si c'est une ligne) :
- largeur,
-épaisseur du substrat
-longueur de la ligne.
Ce n'est qu'ensuite que tu modéliseras.

Si ton résonateur est fortement couplé au reste du circuit, il y aura certainement une influence importante des autres éléments : connexions au transistor, capacités du transistor, etc....
En fait, si ce que tu appelles résonateur est une simple ligne d'impédance 50 ohms ou du même ordre, attends toi a avoir une fréquence d'oscillation assez différente de la fréquence du résonateur seul. Et dans ce cas, le reste du réseau joue énormément sur la puissance.

Depuis le début de ce fil, on bute sur la définition de ton résonateur. Il faut nous le définir un peu mieux.

Tu peux aussi revenir à un circuit LC, en précisant L et C

[f6bes]

Bonjour,

Personnellement, je ne comprends rien à ta modélisation du résonateur. Il faudrait connaître :

l

Bj rà toi,
T'es certainement pas le seul !!...si ça peux te consoler !!
Bonne journée

[C2H5OH]

Oui, c'est pas clair du tout.
On pourrait imaginer un U couplé en entrée et en sortie, mais il n'y a aucune valeur ! ( sauf une capa de valeur ridicule)

[gwgidaz]

Bonjour,

A priori, il s'agit bien d'un circuit un U couplé à deux lignes. Mais on aimerait bien connaître les dimensions.
écrire que w = w1 et que L = L1 ne nous apprend rien !

En cherchant, on peut quand même trouver que le substrat est de l'époxy car epsilon = 4,1

[melissab]

Bonjour,

le substrat, de 9um, est en SiO2 ( Silicon Dioxide) de permittivité=4.1

les dimensions du résonateur sont:

*Deux lignes couplées, de chaque coté, de longueur «L3» et de largeur «Wr», ajustables lors de nos optimisations, afin d’augmenter le couplage entre le résonateur et les lignes d’excitation et d’avoir plus de champ qui entre dans le résonateur, elles se terminent par des circuits ouverts.
* Deux bouts de lignes, de chaque coté, de longueur «L2» et de largeur «W», ajustables, qui définissent en fait la position de la zone de couplage d’entrée sortie.
* Un bout de ligne, de longueur «L1» et de largeur ajustables.
* Deux bouts de lignes «L5» espacées d’un le gap de 100 μm pour y placer notre capacité de détection. De plus L5 sera lié à L1par « L5=L1/2-50μm » afin de conserver un repliement symétrique du résonateur
* Deux bouts de lignes en entrée et sortie ayant une largeur «L» et une largeur «W» fixes, différentes que celle des autres bouts de lignes, pour une excitation adaptée à 50Ω.
* Quatre angle à 90° de type «MCorn», de largeur «Wr» permettant de replier le résonateur.

pour une longueur électrique résonant à 5 GHz, en optimisant, j'ai trouvé les dimensions suivantes:

la longueur électrique Lr du résonateur: Lr=L1+2*L5+2*(L2+L4)+4*Wr

L1= (Lr- 2*(L2+L4)+200-4*Wr) ; L2=1476 um ; L4=1330 um ; L5=L1/2-100 ; Wr=240 um (ajustable)
W=13.5 um ; L=1000 um (fixes)


j'ai simulé le coefficient de transmission S21 du résonateur pour voir le pic de résonance, c'était bien à 5 GHz. Après, j'ai associé le résonateur à la partie active( partie transistor) comme je vous ai montré avant pour faire osciller le VCO, ça oscille oui sauf que j'ai remarqué que f_osc ( =5.101 GHz ) est différente de f_résonance ( f=5.003 GHz ) ????


j'ai remarqué que en augmentant la longueur électrique Lr du résonateur ( tt en résonant à 5Ghz aussi) , j'ai remarqué que la fréquence d'oscillation diminue ainsi que la Pout! je sais que lorsqu'on augmente les dimensions du résonateur, la fréquence de résonance diminue et inversement, c'est la correspondance entre la longueur électrique et la fréquence mais j'ai pas compris le rapport avec la puissance de sortie. Pouvez vous m'expliquez SVP??

[gwgidaz]

Bonjour,

1- il faut bien voir que la fréquence d'oscillation n'est pas la fréquence de résonance, puisque le résonateur n'est pas utilisé en "transmission", (c'est à dire pour coupler l'entrée et la sortie d'un ampli ). La fréquence d'oscillation dépend de la réactance que présente le transistor et ses capacités. A la fréquence d'oscillation, l'impédance du résonateur et l'impédance du transistor( et ses capas) ont leur partie imaginaire conjuguées.

2- Il faut savoir ce que devient la fréquence de résonance du résonateur seul . pour cela, il faut tester le résonateur en transmission, c'est à dire appliquer le signal sur la première ligne de couplage, et le récupérer sur la seconde. On verra alors ce que fait la fréquence de résonance quand on allonge les lignes, et regardant la courbe de réponse (transmittance) . Il y aura peut-être des surprises sur la fréquence de transmission maximale. Ce n'est qu'après qu'on introduira le transistor.

3- Si on allonge le résonateur sans allonger les lignes de couplage, on diminue la transmittance ente les deux lignes de couplage, et il est possible que la puissance diminue. Ce sera le cas si le Q en charge n'est pas petit par rapport au Qo .

4- cela aurait été bien d'avoir quand même un petit dessin, même succint, de ce résonateur.

5- Vous n'avez pas dit ce que vous désiriez obtenir comme variation de fréquence du VCO. Un résonateur à constante répartie se shiftera moins qu'un circuit LC, encore envisageable à cette fréquence.

[melissab]

Bonjour gwgidaz,

Je vous remercie pour votre réponse, vous m'avez clarifié des qlq points et je voulais clarifié d'autres.

*pour il faut tester le résonateur en transmission, en premier lieu, j'ai connecté, sur le logiciel ADS, sur la première ligne de couplage, une tension AC et sur la seconde une charge (résistance) de 50 Ohm. Par la suite , je voulais essayé avec les "TERM" ( charge de 50 Ohm) pour voir les paramètre S également le S21 pour la transmission. j'ai pas bien compris comment regarder la courbe de transmittance !! vous voulez dire la fonction de transfert c'est bien ça??

*Serait il possible de m'expliquer plus le 3ème point SVP? pourquoi dans le Q en charge n'est pas petit par rapport au Qo et pourquoi a puissance diminue dans ce cas??

je vous remercie par avance

[melissab]

Bonjour gwgidaz,

Je vous remercie pour votre réponse, vous m'avez clarifié des qlq points et je voulais clarifié d'autres.

*pour il faut tester le résonateur en transmission, en premier lieu, j'ai connecté, sur le logiciel ADS, sur la première ligne de couplage, une tension AC et sur la seconde une charge (résistance) de 50 Ohm. Par la suite , je voulais essayé avec les "TERM" ( charge de 50 Ohm) pour voir les paramètre S également le S21 pour la transmission. j'ai pas bien compris comment regarder la courbe de transmittance !! vous voulez dire la fonction de transfert c'est bien ça??

*Serait il possible de m'expliquer plus le 3ème point SVP? pourquoi dans le Q en charge n'est pas petit par rapport au Qo et pourquoi a puissance diminue dans ce cas??

concernant la variation de fréquence du VCO, le but du projet est de voir avec la faible variation de capacité qu'on a, quelle variation de fréquence peut on obtenir!!

vous trouvez ci joint une capture du résonateur.

je vous remercie par avance.

[gwgidaz]

Bonjour,

1- Oui, la transmittance c’est la fonction de transfert. Il faut calculer son module ( car elle est complexe) en fonction de la fréquence. On obtient ainsi la « courbe de réponse », puisque la tension de sortie est égale à la tension d’entrée multipliée par ce module. Le maximum de la courbe de réponse donnera la fréquence de résonance du résonateur.

2- Un circuit LC isolé n’est jamais parfait, car L et C ont des pertes qui amortissent le circuit. On définit alors le coefficient de qualité Qo d’un résonateur tout seul, qui est d’autant plus élevé que ses pertes propres sont faibles.
Quand le résonateur est introduit entre un géné et une charge, le géné et la charge qu’il voit apportent un amortissement supplémentaire au circuit LC. Il faut alors considérer le coefficient de surtension « en charge » Qc ( raport F sur bande passante) .
Une partie de la puissance qu’on applique à l’entrée va être dissipée par les pertes de L et de C ( c’est l' effet de Qo) et la partie restante va être disponible en sortie. Par exemple si le Qo est dix fois le Qc , on retrouvera en sortie 90 % de la puissance appliquée en entrée.

3- Pour connaître la variation de fréquence en fonction de la variation de capacité, il suffit d’appliquer la formule de Thomson F = 1 / 2pi rac(LC)
On voit que pour avoir une variation de fréquence grande, il faut avoir le rapport delta c / C maximum. On utilise en général une diode à capacité variable, qui devra avoir le maximum de delta C par rapport à sa capa résiduelle C.
Il vaut mieux un circuit LC à constantes localisées. En effet, un circuit à constantes réparties comme une ligne, comporte des capacités supplémentaires irréductibles, et donc le rapport delta C / C total sera réduit, donc aussi le rapport delta F /F.