CARTE DE TEST POUR CARTE DE CIRCUIT IMPRIME DANS LE DOMAINE DES SYSTEMES SANS FILS TEST CARD FOR CIRCUIT BOARD PRINTED IN THE FIELD OF WIRELESS SYSTEMS
La présente invention concerne une carte de test pour carte de circuit imprimé utilisée dans le domaine des systèmes sans fils. La présente invention concerne aussi une carte de circuit imprimé permettant l'utilisation de ladite carte de test. The present invention relates to a test card for a printed circuit board used in the field of wireless systems. The present invention also relates to a printed circuit board allowing the use of said test card.
ETAT DE LA TECHNIQUE STATE OF THE ART
Les cartes de circuit imprimé, connues sous la dénomination PCB PCBs, known as PCBs
(pour Printed Circuit Board en langue anglaise) utilisées dans les systèmes sans fils, comportent en général deux grandes parties, à savoir une partie émetteur/récepteur et une partie « antenne ». Lors de la fabrication de masse d'un tel système, il est difficile de vérifier correctement les performances du circuit émetteur/récepteur à travers l'antenne. De ce fait, on utilise un connecteur de test commutable soudé sur la surface du circuit entre la partie émetteur/récepteur et la partie antenne. Les connecteurs de test actuellement utilisés sont des composants montés en surface de type CMS. Le connecteur est commutable mécaniquement et fonctionne de telle sorte qu'en mode opérationnel, le connecteur est en court-circuit et le signal arrivant sur l'émetteur/récepteur est relié directement à l'antenne aux pertes d'insertion près du connecteur et, en mode de test, une sonde de test est insérée dans le connecteur de la carte, ce qui a pour effet de déconnecter la voie antenne de la voie émetteur/récepteur et de récupérer le signal émetteur/récepteur. (for Printed Circuit Board in English) used in wireless systems, generally comprise two major parts, namely a transmitter / receiver part and an "antenna" part. During the mass production of such a system, it is difficult to correctly check the performance of the transceiver circuit through the antenna. As a result, a switchable test connector soldered to the circuit surface between the transmitter / receiver part and the antenna part is used. The test connectors currently used are surface mount components of the CMS type. The connector is mechanically switchable and operates such that in operational mode, the connector is short-circuited and the signal arriving at the transceiver is directly connected to the antenna at insertion losses near the connector and, in test mode, a test probe is inserted into the connector of the card, which has the effect of disconnecting the antenna path of the transmitter / receiver path and recovering the transmitter / receiver signal.
Les connecteurs de test de ce type sont largement utilisés dans tout type de systèmes sans fils tels que les téléphones mobiles, les passerelles ou « gateways », les décodeurs et autres systèmes WiFi. La technologie courante permet de réaliser des tests jusqu'à 6 GHz. Test connectors of this type are widely used in all types of wireless systems such as mobile phones, gateways or gateways, set-top boxes and other WiFi systems. Current technology allows testing up to 6 GHz.
On a représenté sur les figures 1 a et 1 b, la position d'un connecteur de test classique dans le cas d'une carte de circuit imprimé comportant une antenne 3 de type Vivaldi réalisée sur le substrat 1 de la
carte appelée aussi carte mère. De manière plus précise, sur le substrat 1 de la carte imprimée, a été déposée une couche métallique 2 formant plan de masse dans laquelle a été gravée l'antenne fente 3 qui, dans le mode de réalisation représenté, est une antenne de type Vivaldi. Sur la face du substrat opposée à la face recevant le plan de masse 2, a été réalisée la ligne d'alimentation 4 de l'antenne permettant d'alimenter l'antenne par couplage électromagnétique entre la ligne 4 et la fente 3, cette ligne se prolongeant vers la partie émetteur/récepteur réalisée sur la carte de circuit imprimée ou carte mère. Comme représenté sur les figures 1 a et 1 b, sur cette ligne 5 a été monté un connecteur de test commutable 5. FIGS. 1a and 1b show the position of a conventional test connector in the case of a printed circuit board comprising an antenna 3 of the Vivaldi type made on the substrate 1 of the card also called motherboard. More specifically, on the substrate 1 of the printed circuit board, a metal layer 2 has been deposited forming a ground plane into which the slot antenna 3 has been etched, which, in the embodiment shown, is a Vivaldi-type antenna. . On the face of the substrate opposite to the face receiving the ground plane 2, the feed line 4 of the antenna for supplying the antenna by electromagnetic coupling between the line 4 and the slot 3 has been made, this line extending to the transmitter / receiver portion made on the printed circuit board or motherboard. As shown in FIGS. 1a and 1b, on this line 5 has been mounted a switchable test connector 5.
Toutefois, cette solution bien connue de l'art antérieur comporte deux inconvénients principaux. Premièrement, ce type de connecteur présente un coût élevé, or les systèmes sans fils sont de plus en plus orientés MIMO (pour Multiple Input Multiple Output en langue anglaise), en conséquence le nombre d'antennes connecté à la partie émetteur/récepteur dans un système WiFi augmente de manière importante, ce qui entraine l'utilisation d'un nombre important de connecteurs de test commutables et, de ce fait, le coût des connecteurs représente actuellement, environ 20 % du coût de la carte de circuit imprimé ou carte mère. Il y a donc une demande du côté des fabricants pour trouver une solution permettant de limiter l'utilisation de ces connecteurs de test commutables. However, this well-known solution of the prior art has two main disadvantages. Firstly, this type of connector has a high cost, but wireless systems are increasingly oriented MIMO (for Multiple Input Multiple Output in English), therefore the number of antennas connected to the transmitter / receiver part in a WiFi system increases significantly, resulting in the use of a large number of switchable test connectors and, as a result, the cost of connectors currently accounts for about 20% of the cost of the printed circuit board or motherboard . There is therefore a demand from the manufacturers to find a solution to limit the use of these switchable test connectors.
Deuxièmement, ces connecteurs de test commutables ont un impact sur les performances du système. En effet, ces connecteurs étant placés à la sortie de la partie émetteur/récepteur, les pertes d'insertion ont un impact direct sur la sensibilité du récepteur et sur la puissance de sortie transmise. Ainsi, de manière typique, vers la bande de fréquences de 5 GHz, la perte d'insertion due aux connecteurs de test est de l'ordre 0.3 - 0.4 dB. Second, these switchable test connectors have an impact on system performance. Indeed, these connectors being placed at the output of the transmitter / receiver part, insertion losses have a direct impact on the sensitivity of the receiver and on the output power transmitted. Thus, typically towards the 5 GHz frequency band, the insertion loss due to the test connectors is of the order of 0.3 - 0.4 dB.
Pour remédier à ces inconvénients, il a été proposé de nouvelles solutions pour tester les cartes de circuit imprimé. Ainsi, dans le brevet US 7746062 au nom de Hon Hai Précision Indus., on a proposé une carte de test radiofréquences qui comporte deux pastilles, l'une connectée à la sortie
de la partie émetteur/récepteur tandis que l'autre pastille est connectée à la partie antenne à une distance de la première pastille égale à λ/4 ou λ est la longueur d'onde de fonctionnement. La seconde pastille est électriquement connectée à la masse de sorte qu'un circuit ouvert est réalisé au niveau de la première pastille et, de ce fait, le signal émetteur/récepteur est dirigé seulement vers la sonde de test placée sur la pastille 1 . Cette solution ne peut fonctionner qu'avec une largeur de bande de fréquences limitée et ne peut s'appliquer aux systèmes WiFi fonctionnant dans la bande des 5 GHz ou, a fortiori, dans deux bandes de fréquences différentes, à savoir les bandes 2.4 et 5 GHz. To overcome these drawbacks, new solutions have been proposed for testing printed circuit boards. Thus, in US Patent 7746062 in the name of Hon Hai Precision Indus., It has been proposed a radio frequency test card which comprises two pellets, one connected to the output of the transceiver part while the other pellet is connected to the antenna part at a distance from the first pellet equal to λ / 4 where λ is the operating wavelength. The second wafer is electrically grounded so that an open circuit is formed at the first wafer and, therefore, the sender / receiver signal is directed only to the test probe on the wafer 1. This solution can only work with a limited frequency bandwidth and can not be applied to WiFi systems operating in the 5 GHz band or, even more so, in two different frequency bands, namely bands 2.4 and 5. GHz.
RESUME DE L'INVENTION SUMMARY OF THE INVENTION
La présente invention a pour but de remédier aux problèmes mentionnés ci-dessus en proposant une carte de test fonctionnant dans une bande de fréquences large et présentant un coût le plus faible possible. The present invention aims to overcome the problems mentioned above by providing a test card operating in a wide frequency band and having the lowest possible cost.
La présente invention a donc pour objet une carte de test pour carte de circuit imprimé comportant un circuit radio-fréquence relié par une ligne de transmission à une antenne, caractérisée en ce que la carte de test est constituée d'un substrat comportant au moins une couche de substrat diélectrique, ledit substrat étant muni sur une face, d'une première zone conductrice recevant le connecteur de test, ladite zone conductrice étant reliée à une seconde zone conductrice sur la face opposée du substrat, la carte de test comportant au moins une ligne d'alimentation reliée à la première zone conductrice et formant au moins un moyen permettant de créer au niveau de l'antenne un couplage électromagnétique de type ligne/ fente, et un moyen pour ramener au niveau du point de couplage ligne/fente une impédance quasi-nulle. The subject of the present invention is therefore a test card for a printed circuit board comprising a radio-frequency circuit connected by a transmission line to an antenna, characterized in that the test card consists of a substrate comprising at least one dielectric substrate layer, said substrate being provided on one side with a first conductive zone receiving the test connector, said conductive zone being connected to a second conductive zone on the opposite face of the substrate, the test card comprising at least one supply line connected to the first conductive area and forming at least one means for creating at the antenna an electromagnetic coupling line / slot, and means for returning an impedance at the line / slot coupling point almost zero.
D'autre part, selon un premier mode de réalisation, le moyen pour ramener au niveau du point de couplage ligne/fente une impédance quasi- nulle est constitué par une ligne isolée positionnée parallèlement à la ligne d'alimentation. Selon un autre mode de réalisation, le moyen pour ramener au niveau du point de couplage ligne/fente une impédance quasi-nulle est
constitué par deux tronçons de ligne de masse positionnés sur la carte mère de chaque côté de la ligne d'excitation de l'antenne. On the other hand, according to a first embodiment, the means for returning a quasi-zero impedance at the line / slot coupling point is constituted by an insulated line positioned parallel to the supply line. According to another embodiment, the means for returning to the level of the line / slot coupling point a quasi-zero impedance is constituted by two ground line sections positioned on the motherboard on each side of the excitation line of the antenna.
La ligne isolée qui sert à court-circuiter les champs à l'ouverture de l'antenne est une ligne imprimée dont les deux extrémités sont en circuit ouvert. Lorsque l'antenne est une antenne de type fente, la ligne d'alimentation est une ligne microruban dont une extrémité est reliée à la première zone conductrice et dont l'autre extrémité est en circuit ouvert. Dans ce cas, la ligne d'alimentation peut être réalisée soit sur la face du substrat opposée à la face du connecteur de test, soit sur la face recevant le connecteur de test ou, dans le cas d'un substrat multicouches, sur une des faces intermédiaires. The isolated line which serves to short-circuit the fields at the opening of the antenna is a printed line whose two ends are in open circuit. When the antenna is a slot-type antenna, the supply line is a microstrip line, one end of which is connected to the first conductive zone and the other end of which is in an open circuit. In this case, the supply line may be made either on the face of the substrate opposite the face of the test connector, or on the face receiving the test connector or, in the case of a multilayer substrate, on one of the intermediate faces.
Pour permettre de court-circuiter les champs à l'ouverture de l'antenne, la ligne isolée est, dans ce mode de réalisation, positionnée à une distance k /4 de la ligne d'alimentation où k est un entier et λ la longueur d'onde dans la ligne de transmission à la fréquence centrale de la bande de fonctionnement du système. To allow short-circuiting of the fields at the antenna opening, the isolated line is, in this embodiment, positioned at a distance k / 4 from the feed line where k is an integer and λ is the length wave in the transmission line at the center frequency of the operating band of the system.
Selon un autre mode de réalisation, lorsque l'antenne est une antenne imprimée reliée au circuit radiofréquences par une ligne microruban ou une antenne de type monopole reliée au circuit radiofréquences par une ligne coplanaire ou microruban, le substrat est un substrat multicouches et la ligne d'alimentation est constituée par une ligne fente réalisée dans une couche conductrice intermédiaire. Dans ce cas, la ligne d'alimentation est reliée à la première zone conductrice par une seconde transition ligne/fente et la ligne isolée est positionnée à une distance k /2 de la ligne d'alimentation où k est un entier et λ la longueur d'onde dans la ligne de transmission à la fréquence centrale de la bande de fonctionnement du système. According to another embodiment, when the antenna is a printed antenna connected to the radio frequency circuit by a microstrip line or a monopole type antenna connected to the radio frequency circuit by a coplanar line or microstrip, the substrate is a multilayer substrate and the line feed is constituted by a slit line made in an intermediate conductive layer. In this case, the supply line is connected to the first conductive zone by a second line / slot transition and the isolated line is positioned at a distance k / 2 from the supply line where k is an integer and λ is the length wave in the transmission line at the center frequency of the operating band of the system.
La présente invention concerne aussi une carte de circuit imprimé comportant un circuit radio fréquence relié par une ligne de transmission à une antenne, caractérisée en ce qu'elle comporte à côté de la ligne de transmission et de l'antenne, au moins une zone conductrice formant
masse. De préférence, la carte comporte ,à côté de l'antenne, au moins une mire réalisée sur le circuit imprimé. The present invention also relates to a printed circuit board comprising a radio frequency circuit connected by a transmission line to an antenna, characterized in that it comprises, next to the transmission line and the antenna, at least one conducting zone. forming mass. Preferably, the card comprises, next to the antenna, at least one pattern made on the printed circuit.
La carte de circuit imprimé permet la mise en œuvre d'une carte de test telle que décrite ci-dessus. The printed circuit board allows the implementation of a test card as described above.
Ainsi la présente invention concerne une carte de circuit imprimé comportant un circuit radio fréquence relié par une ligne de transmission à une antenne permettant la mise en œuvre d'une carte de test, caractérisée en ce qu'elle comporte à côté de la ligne de transmission et de l'antenne, au moins une zone conductrice formant masse destinée à être mise en contact avec la seconde zone conductrice de la carte de test. Thus, the present invention relates to a printed circuit board comprising a radio frequency circuit connected by a transmission line to an antenna allowing the implementation of a test card, characterized in that it comprises next to the transmission line. and the antenna, at least one conductive area forming mass to be brought into contact with the second conductive area of the test card.
BREVE DESCRIPTION DES FIGURES BRIEF DESCRIPTION OF THE FIGURES
D'autres caractéristiques et avantages de l'invention apparaîtront à la lecture de la description détaillée faite ci-après avec référence aux dessins ci-annexés, dans lesquels : Other features and advantages of the invention will appear on reading the detailed description given below with reference to the accompanying drawings, in which:
Les figures 1 a et 1 b, déjà décrites, représentent respectivement une vue en plan de dessus et une vue en perspective schématique, de la partie antenne d'une carte de circuit imprimé ou carte mère munie d'un connecteur de test commutable selon l'art antérieur. FIGS. 1a and 1b, already described, respectively represent a top plan view and a schematic perspective view of the antenna portion of a printed circuit board or motherboard provided with a switchable test connector according to FIG. prior art.
Les figures 2a et 2b représentent schématiquement une vue de dessous (figure 2a) et une vue de dessus (figure 2b) d'une carte de test conforme à la présente invention. Figures 2a and 2b schematically show a view from below (Figure 2a) and a top view (Figure 2b) of a test card according to the present invention.
La figure 3 est une vue en coupe schématique de la carte de test des figures 2a et 2b et d'une carte de circuit imprimé destinée à recevoir la carte de test. Figure 3 is a schematic sectional view of the test card of Figures 2a and 2b and a printed circuit board for receiving the test card.
Les figures 4a et 4b sont une représentation schématique en plan respectivement de la carte de circuit imprimé ou carte mère (figure 4a) et de la carte mère munie de la carte de test représentée aux figures 2 (figure 4b). Figures 4a and 4b are a schematic representation in plan respectively of the printed circuit board or motherboard (Figure 4a) and the motherboard provided with the test card shown in Figures 2 (Figure 4b).
La figure 5 représente les diagrammes en transmission et en réflexion du signal transmis entre la partie émetteur/récepteur et la sonde de test d'une carte de test simulée conforme aux figures 2a et 2b.
La figure 6 est une vue en coupe schématique d'un autre mode de réalisation d'une carte de test conforme à la présente invention et de la carte mère recevant cette carte test. FIG. 5 represents the transmission and reflection diagrams of the signal transmitted between the transmitter / receiver part and the test probe of a simulated test card according to FIGS. 2a and 2b. Figure 6 is a schematic sectional view of another embodiment of a test card according to the present invention and the motherboard receiving this test card.
La figure 7 est une vue en coupe schématique d'un mode de réalisation supplémentaire d'une carte de test conforme à la présente invention et de la carte mère associée. Fig. 7 is a schematic sectional view of a further embodiment of a test card according to the present invention and the associated motherboard.
Les figures 8a et 8b sont respectivement, pour la figure 8a une vue en plan d'un autre mode supplémentaire de réalisation d'une carte de test conforme à la présente invention positionnée sur une carte mère et, pour la figure 8b, une vue en coupe schématique de la carte de test et de la carte mère associée. FIGS. 8a and 8b are respectively, for FIG. 8a, a plan view of another additional embodiment of a test card according to the present invention positioned on a motherboard and, for FIG. 8b, a view of schematic section of the test card and the associated motherboard.
Les figures 9a et 9b sont respectivement, pour la figure 9a, une vue en plan de dessus d'un mode de réalisation supplémentaire d'une carte de test conforme à la présente invention positionnée sur une carte mère et, pour la figure 9b, une vue en coupe schématique de la carte de test et de la carte mère avec laquelle elle est utilisée. FIGS. 9a and 9b are respectively, for FIG. 9a, a plan view from above of a further embodiment of a test card according to the present invention positioned on a motherboard and, for FIG. 9b, a schematic sectional view of the test card and the motherboard with which it is used.
Les figures 10a et 10b sont respectivement, pour la figure 10a, une vue en plan de dessus schématique d'encore un autre mode de réalisation d'une carte de test conforme à la présente invention et de la carte mère associée et, pour la figure 10b, une vue en coupe schématique de la carte de test et de la carte mère associée représentée sur la figure 10a. Figures 10a and 10b are respectively, for Figure 10a, a schematic top plan view of yet another embodiment of a test card according to the present invention and the associated motherboard and, for the figure 10b, a schematic sectional view of the test card and the associated motherboard shown in FIG. 10a.
DESCRIPTION DETAILLEE DE L'INVENTION DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
On rappellera tout d'abord que la présente invention met en œuvre pour le fonctionnement de la carte de test, le couplage électromagnétique d'une ligne/fente avec une ligne imprimée connue sous la dénomination de couplage de Knorr. Dans ce cas, une ligne microruban imprimée sur une face d'un substrat multicouches croise une ligne-fente réalisée dans la face opposée du substrat. La ligne microruban présente une extrémité en circuit ouvert positionnée à une distance λ/4 du point de croisement (λ étant la longueur d'onde dans la ligne à la fréquence de travail), ce qui signifie que la ligne microruban ramène un plan de court-
circuit au niveau de ce point. La ligne-fente présente un court-circuit à une distance λ'/4 du point de croisement (λ' étant la longueur d'onde dans la fente), ce qui signifie que la ligne-fente ramène un plan de circuit ouvert au niveau du point de croisement, ce qui permet de transmettre efficacement un signal micro-onde du mode microruban vers le mode fente ou réciproquement. It will be recalled first of all that the present invention implements, for the operation of the test card, the electromagnetic coupling of a line / slot with a printed line known as the Knorr coupling. In this case, a microstrip line printed on one side of a multilayer substrate crosses a line-slot made in the opposite face of the substrate. The microstrip line has an open-circuit end positioned at a distance λ / 4 from the crossing point (λ being the wavelength in the line at the working frequency), which means that the microstrip line brings back a short plane - circuit at this point. The line-slot has a short circuit at a distance λ '/ 4 of the crossing point (λ' being the wavelength in the slot), which means that the line-slot brings an open circuit plane to the level of the crossover point, which effectively transmit a microwave signal microstrip mode to the slot mode or vice versa.
Ceci étant rappelé, on décrira tout d'abord avec référence aux figures 2 à 5, un premier mode de réalisation d'une carte de test conforme à la présente invention. This being recalled, a first embodiment of a test card according to the present invention will first be described with reference to FIGS. 2 to 5.
Comme représenté sur les figures 2a et 2b, sur un substrat 1 0 qui est, dans le mode de réalisation représenté, un simple substrat diélectrique double-face imprimé, on a réalisé sur la face inférieure une zone conductrice 13 et une ligne d'alimentation 1 5 formant à son extrémité libre 1 5a un circuit ouvert et dont l'autre extrémité 1 5b est connectée par un trou métallisé 14 à une zone 12 sur la face supérieure de la carte de test 1 0 destinée à recevoir la sonde de test. As shown in FIGS. 2a and 2b, on a substrate 1 0 which is, in the embodiment shown, a simple printed double-sided dielectric substrate, a conductive zone 13 and a power supply line have been formed on the underside. Forming at its free end 1 5a an open circuit and the other end 1 5b is connected by a metallized hole 14 to a zone 12 on the upper face of the test card 1 0 intended to receive the test probe.
D'autre part, sur la face supérieure de la carte de test 1 0 est réalisée une zone conductrice 1 1 qui est connectée électriquement par des trous métallisés par exemple, à la zone 1 3, cette zone 1 1 étant destinée à former la zone de masse d'un connecteur de test classique. Il s'agit en fait des zones de soudure du connecteur pour la masse, tandis que la zone 12 est soudée à la zone de signal du connecteur. On the other hand, on the upper face of the test card 1 0 is formed a conductive zone 1 1 which is electrically connected by metallized holes for example, to the zone 1 3, this zone 1 1 being intended to form the zone mass of a conventional test connector. This is actually the solder areas of the connector for the ground, while the area 12 is soldered to the signal area of the connector.
Comme représenté sur la figure 2a, une ligne isolée imprimée 1 6 est réalisée sur la face inférieure de la carte de test. Cette ligne 1 6 est réalisée parallèlement à la ligne d'alimentation 15 recevant le signal de test à une distance Wk/4 de la ligne 1 5 avec k un entier et λ la longueur d'onde de la ligne de transmission. As shown in FIG. 2a, a printed insulated line 16 is made on the underside of the test card. This line 1 6 is made parallel to the supply line 15 receiving the test signal at a distance Wk / 4 of the line 1 5 with k an integer and λ the wavelength of the transmission line.
Comme représenté schématiquement avec références aux figures 3 et aux figures 4a et 4b, lorsque l'on veut réaliser un test, la carte de test 10 est amenée en contact avec la carte mère 1 . As shown diagrammatically with reference to FIGS. 3 and 4a and 4b, when it is desired to carry out a test, the test card 10 is brought into contact with the motherboard 1.
Dans le mode de réalisation représenté sur la figure 4a, sur la face supérieure du substrat recevant la ligne de transmission 1 8 alimentant
l'antenne Vivaldi 3, on a réalisé une zone de masse 17 de forme sensiblement identique à la zone 13 réalisée sur la carte 10. Cette zone 17 est reliée par des trous métallisés au plan de masse 2 formé sur la face inférieure du substrat 1 constituant la carte mère. Ainsi, comme représenté sur la figure 3 et sur la figure 4b, la carte test est appliquée sur l'antenne Vivaldi 3 de sorte que la zone 13 soit en contact avec la zone 17 pour relier la masse de la carte mère à celle de la carte de test. La ligne isolée 16 présentant des circuits ouverts à chaque extrémité est placée perpendiculairement à la fente de l'antenne de type Vivaldi 3 et symétriquement par rapport à l'axe de symétrie de ladite antenne. De ce fait, la ligne d'alimentation 15 est placée perpendiculairement à la fente de l'antenne de type Vivaldi formant un couplage électromagnétique de type ligne-fente fonctionnant comme rappelé ci-dessus. Le positionnement précis de la carte de test par rapport à la carte mère peut être réalisé en utilisant des mires imprimées sur la carte mère, cette opération se faisant automatiquement en phase de production de masse, grâce à un équipement de contrôle optique. In the embodiment shown in FIG. 4a, on the upper face of the substrate receiving the transmission line 1 8 feeding the Vivaldi antenna 3, a mass zone 17 having a shape substantially identical to the zone 13 made on the card 10 has been made. This zone 17 is connected by metallized holes to the ground plane 2 formed on the lower face of the substrate 1 constituting the motherboard. Thus, as shown in FIG. 3 and in FIG. 4b, the test card is applied to the Vivaldi antenna 3 so that the zone 13 is in contact with the zone 17 to connect the motherboard mass to that of the motherboard. test card. The isolated line 16 having circuits open at each end is placed perpendicular to the slot of the Vivaldi type antenna 3 and symmetrically with respect to the axis of symmetry of said antenna. Therefore, the power supply line 15 is placed perpendicular to the slot of the Vivaldi type antenna forming a line-slot type electromagnetic coupling operating as recalled above. The precise positioning of the test card with respect to the motherboard can be achieved by using printed patterns on the motherboard, this operation being done automatically in the mass production phase, thanks to optical control equipment.
Lorsque la carte de test est positionnée comme représenté à la figure 4b, le test peut être réalisé de manière classique à travers un connecteur de test 19 soudé sur les zones 1 1 et 12 de la carte mère. Du fait de sa position par rapport à la ligne 15 fonctionnant selon le principe de Knorr, la ligne isolée 16 a pour rôle de court-circuiter la fente de l'antenne- fente 3 de type Vivaldi dans la bande de fréquences de fonctionnement, car elle permet de ramener une impédance quasi-nulle au niveau du plan de la ligne d'alimentation 15 dans le but de limiter au maximum le rayonnement de la fente. La longueur de cette ligne 16 est déterminée pour pouvoir créer le court-circuit et elle correspond à environ λ/2 où λ est la longueur d'onde dans la ligne en mode micro-ruban. La ligne isolée 16 ramène ainsi une impédance quasi nulle correspondant à un court-circuit au niveau de la ligne 15 d'alimentation du signal de test permettant de ce fait le maximum de transfert de puissance de la ligne d'excitation 18 de l'antenne Vivaldi vers la ligne 15 de la carte de test.
Le concept décrit ci-dessus a été simulé en utilisant une antenne- fente de type Vivaldi imprimée sur un substrat diélectrique connu sous la dénomination RO4003 d'épaisseur 0.81 mm et de permittivité 3.38, l'antenne de type Vivaldi fonctionnant dans la bande des 5 GHz. Pour valider le concept, des simulations électromagnétiques à l'aide du logiciel IE3D, ont été réalisées sur une structure conforme à celle représentée sur la figure 4a. Les résultats des simulations qui concernent la qualité de transmission du signal provenant de la partie émetteur/récepteur vers la sonde de test, sont représentés sur la figure 5 qui donne, pour la courbe dB[S(2,1 )] la réponse en transmission et pour la courbe dB[S(1 ,1 )] la réponse en réflexion. Ces courbes donnent les performances suivantes : des pertes d'insertion faibles de l'ordre de 0.8 à 1 .6 dB, de 4.9 à 6 GHz et une bonne adaptation supérieure à 18 dB dans une bande très large couvrant largement la bande de fonctionnement. When the test card is positioned as shown in Figure 4b, the test can be performed in a conventional manner through a test connector 19 welded to the areas 1 1 and 12 of the motherboard. Due to its position relative to the line 15 operating according to the Knorr principle, the isolated line 16 has the role of short-circuiting the slot of the Vivaldi-type slot antenna 3 in the operating frequency band, because it makes it possible to reduce a quasi-zero impedance to the level of the plane of the supply line 15 in order to limit as much as possible the radiation of the slot. The length of this line 16 is determined to be able to create the short circuit and it corresponds to approximately λ / 2 where λ is the wavelength in the line in microstrip mode. The isolated line 16 thus reduces a quasi-zero impedance corresponding to a short circuit at the supply line 15 of the test signal, thereby enabling the maximum power transfer from the excitation line 18 of the antenna Vivaldi to line 15 of the test card. The concept described above was simulated using a Vivaldi-type slot antenna printed on a dielectric substrate known as RO4003 with a thickness of 0.81 mm and a permittivity of 3.38, the Vivaldi type antenna operating in the 5 MHz band. GHz. To validate the concept, electromagnetic simulations using the IE3D software were performed on a structure conforming to that shown in Figure 4a. The results of the simulations relating to the quality of transmission of the signal from the transmitter / receiver part to the test probe are shown in FIG. 5 which gives, for the curve dB [S (2.1)], the transmission response. and for the curve dB [S (1, 1)] the reflection response. These curves give the following performances: low insertion losses of the order of 0.8 to 1 .6 dB, 4.9 to 6 GHz and good adaptation greater than 18 dB in a very wide band largely covering the operating band.
On décrira maintenant avec référence aux figures 6 et 7, deux autres modes de réalisation d'une carte de test conforme à la présente invention et fonctionnant avec une carte mère comportant, dans la partie antenne, une antenne de type fente. Comme représenté sur les figures 6 et 7, dans ce cas l'antenne-fente est réalisée sur la partie supérieure du substrat 1 , à savoir dans la couche conductrice 2a, et cette antenne-fente est alimentée par couplage électromagnétique entre la fente et la ligne d'alimentation 18a réalisée sur la face inférieure du substrat 1 . Deux modes de réalisation différents d'une carte de test peuvent alors être utilisés. Two other embodiments of a test card according to the present invention and operating with a motherboard having, in the antenna part, a slot-type antenna will now be described with reference to FIGS. 6 and 7. As shown in FIGS. 6 and 7, in this case the antenna-slot is made on the upper part of the substrate 1, namely in the conductive layer 2a, and this antenna-slot is electromagnetically coupled between the slot and the slot. feed line 18a made on the underside of the substrate 1. Two different embodiments of a test card can then be used.
Selon un premier mode de réalisation représenté sur la figure 6, la carte de test 10 comporte sur sa face supérieure la zone conductrice 1 1 reliée à la zone conductrice 13 par des trous métallisés pour former une zone de masse sur laquelle est soudée le connecteur de test 19. La ligne d'alimentation 15a est réalisée sur la partie supérieure du substrat 10 de la carte de test, de manière à former un couplage ligne-fente avec la fente non représentée et réalisée dans la couche métallique 2a de la carte mère. Comme dans le cas du premier mode de réalisation, la ligne isolée 16 qui vient court-circuiter la fente, est réalisée sur la face inférieure du substrat 10.
Le report de masse, entre les zones 1 1 , 13 et la zone 17 de la carte mère, est réalisé de manière identique au mode de réalisation précédent. According to a first embodiment shown in FIG. 6, the test card 10 comprises on its upper face the conductive zone 1 1 connected to the conductive zone 13 by metallized holes to form a ground zone on which the connector of FIG. test 19. The supply line 15a is formed on the upper part of the substrate 10 of the test card, so as to form a line-slot coupling with the slot not shown and made in the metal layer 2a of the motherboard. As in the case of the first embodiment, the insulated line 16 which short-circuits the slot is made on the underside of the substrate 10. The mass transfer, between the zones 1 1, 13 and the zone 17 of the motherboard, is carried out identically to the previous embodiment.
Selon une variante, la carte de test représentée à la figure 7 a été réalisée en utilisant, pour la carte de test, un substrat multicouches, à savoir un substrat comportant un premier substrat 10a et un second substrat 10b. Dans ce cas, la ligne d'alimentation 15c, qui est utilisée pour le couplage électromagnétique avec l'antenne-fente de la carte mère, est réalisée dans la couche conductrice entre les deux substrats 10a et 10b. Cette ligne d'alimentation 15c est connectée par un trou métallisé à un bout de ligne d'alimentation 15b relié au connecteur de test 19. According to one variant, the test card represented in FIG. 7 was made using, for the test card, a multilayer substrate, namely a substrate comprising a first substrate 10a and a second substrate 10b. In this case, the supply line 15c, which is used for the electromagnetic coupling with the slot antenna of the motherboard, is made in the conductive layer between the two substrates 10a and 10b. This supply line 15c is connected by a metallized hole to an end of the supply line 15b connected to the test connector 19.
Dans ce mode de réalisation, les deux substrats 10a et 10b peuvent avoir des caractéristiques identiques ou différentes notamment en terme d'épaisseur et de permittivité, la ligne d'alimentation du signal de test 15c étant imprimée sur la couche conductrice intermédiaire. Le premier substrat, à savoir le substrat inférieur 10b, a pour rôle de permettre le couplage requis entre la ligne d'alimentation 15c et la fente de l'antenne- fente et le deuxième substrat, à savoir le substrat supérieur 10a, a pour but d'assurer la rigidité mécanique de l'ensemble et de se conformer aux règles de conception usuelles des circuits muticouches. . In this embodiment, the two substrates 10a and 10b may have identical or different characteristics in particular in terms of thickness and permittivity, the supply line of the test signal 15c being printed on the intermediate conductive layer. The first substrate, namely the lower substrate 10b, has the role of enabling the required coupling between the supply line 15c and the slot of the slot antenna and the second substrate, namely the upper substrate 10a, has the purpose to ensure the mechanical rigidity of the assembly and to conform to the usual design rules of muticouche circuits. .
On décrira maintenant avec référence aux figures 8 à 10, d'autres modes de réalisation de la carte de test applicable, en particulier, avec des antennes imprimées telles que des antennes de type « patch » ou des antennes de type monopole. With reference to FIGS. 8 to 10, reference will now be made to other embodiments of the test card that is applicable, in particular with printed antennas such as "patch" type antennas or monopole antennas.
On a représenté sur la figure 8a, une vue de dessus d'une carte de test positionnée sur une carte mère comportant une antenne patch 20 reliée à une ligne d'excitation 21 , réalisée par une ligne microruban imprimée sur la face supérieure du substrat 22 formant la carte mère munie d'une couche conductrice 23 formant plan de masse. FIG. 8a shows a view from above of a test card positioned on a motherboard comprising a patch antenna 20 connected to an excitation line 21, made by a microstrip line printed on the upper face of the substrate 22 forming the motherboard provided with a conductive layer 23 forming a ground plane.
Dans ce mode de réalisation et comme représenté sur la figure 8b, la carte de test est réalisée à l'aide d'un substrat multicouches comportant, dans le présent cas, deux couches diélectriques 24a et 24b et trois couches conductrices référencées C1 , C2, C3. Pour pouvoir coupler la
ligne d'excitation 21 de l'antenne patch 20 avec la ligne d'alimentation 30 du connecteur de test 29 en utilisant un couplage électromagnétique ligne-fente, une fente 25 est réalisée dans la couche conductrice intermédiaire C2. In this embodiment and as shown in FIG. 8b, the test card is made using a multilayer substrate comprising, in the present case, two dielectric layers 24a and 24b and three conductive layers referenced C1, C2, C3. To be able to couple the excitation line 21 of the patch antenna 20 with the supply line 30 of the test connector 29 using an electromagnetic line-slot coupling, a slot 25 is formed in the intermediate conductive layer C2.
Comme représenté sur la figure 8a, la ligne-fente 25 se termine par un court-circuit 25a qui se trouve à une longueur sensiblement égale à λ/4 (λ longueur d'onde dans la fente) du point A d'intersection entre la ligne d'excitation 21 et la fente d'alimentation 25. As shown in FIG. 8a, the line-slot 25 terminates in a short circuit 25a which is at a length substantially equal to λ / 4 (λ wavelength in the slot) of the intersection point A between the excitation line 21 and the feed slot 25.
D'autre part, comme représenté sur la figure 8b, la carte de test comporte aussi une zone conductrice formant masse 26 réalisée dans la couche conductrice C1 et connectée par des trous métallisés passant à travers les deux substrats à une zone conductrice formant masse 27 réalisée dans la couche conductrice C3. La zone 26 forme la zone de soudure de masse du connecteur de test 29. De même, comme dans les modes de réalisation précédents, une ligne isolée 28 est réalisée dans la couche conductrice inférieure C3. La ligne isolée 28 est utilisée pour ramener un court-circuit ou une impédance quasi-nulle dans le plan d'intersection entre la ligne d'excitation 21 et la ligne-fente d'alimentation 25, à savoir le plan passant par le point d'intersection A. Pour ce faire, la ligne isolée 23 est positionnée à une distance de l'ordre Ι<λ/2 où k est un entier et λ est la longueur d'onde dans la ligne d'excitation 21 . On the other hand, as shown in FIG. 8b, the test card also comprises a conductive ground zone 26 formed in the conductive layer C1 and connected by metallized holes passing through the two substrates to a conducting mass zone 27 made in the conductive layer C3. The zone 26 forms the grounding zone of the test connector 29. Likewise, as in the previous embodiments, an insulated line 28 is made in the lower conductive layer C3. The isolated line 28 is used to reduce a short-circuit or quasi-zero impedance in the plane of intersection between the excitation line 21 and the power slot line 25, namely the plane passing through the point d In this case, the isolated line 23 is positioned at a distance of the order Ι <λ / 2 where k is an integer and λ is the wavelength in the excitation line 21.
Dans le mode de réalisation représenté sur la figure 8a, pour récupérer le signal de test de la ligne fente 25 au niveau du connecteur de test 29, une seconde transition ligne-fente est réalisée entre la fente 25 et la ligne d'alimentation micro-ruban 30 réalisée dans la couche conductrice C1 . Une extrémité de la ligne micro-ruban 30 est reliée au point 30a formant la zone de soudure signal du connecteur de test 29, l'autre extrémité 30b de la ligne micro-ruban 30 formant un circuit ouvert et étant positionnée à une distance λ'/4 du point d'intersection du plan B (λ' étant la longueur d'onde dans la ligne micro ruban) tandis que la ligne/fente 25 se termine par un court-circuit 25b à une distance λ/4 du point d'intersection B (λ étant la longueur d'onde dans la ligne-fente) .
On décrira maintenant avec référence aux figures 9a et 9b, une autre variante de réalisation qui s'applique au cas où une antenne 40 telle qu'une antenne de type monopole est excitée par une ligne coplanaire 41 . In the embodiment shown in FIG. 8a, to recover the test signal from the slot line 25 at the test connector 29, a second line-to-slot transition is made between the slot 25 and the microwave power supply line. ribbon 30 made in the conductive layer C1. One end of the micro-ribbon line 30 is connected to the point 30a forming the signal welding zone of the test connector 29, the other end 30b of the micro-ribbon line 30 forming an open circuit and being positioned at a distance λ ' / 4 of the intersection point of the plane B (λ 'being the wavelength in the micro-ribbon line) while the line / slot 25 ends with a short-circuit 25b at a distance λ / 4 from the point of intersection B (λ being the wavelength in the line-slot). We will now describe with reference to FIGS. 9a and 9b, another variant embodiment which applies to the case where an antenna 40 such as a monopole type antenna is excited by a coplanar line 41.
Dans le mode de réalisation représenté à la figure 9b, la carte de test est une carte réalisée sur un substrat multicouches comportant deux couches diélectriques 42a, 42b et trois couches conductrices C1 , C2, C3. Dans ce cas, la carte de test est similaire à celle de la figure 8b. Dans la couche conductrice intermédiaire C2, a été réalisée une ligne-fente 43 formant la ligne d'alimentation pour le signal de test. Sur la face inférieure de la carte de test, ont été réalisées dans la couche conductrice C3, la zone de report de masse 44 et la ligne isolée 45. Dans la couche conductrice C1 de la face supérieure de la carte de test, ont été réalisées la zone de report de masse 46 reliée par des trous métallisés à la zone de report de masse 44 et la ligne d'alimentation 47 du connecteur de test 48. In the embodiment shown in FIG. 9b, the test card is a card made on a multilayer substrate comprising two dielectric layers 42a, 42b and three conductive layers C1, C2, C3. In this case, the test card is similar to that of Figure 8b. In the intermediate conductive layer C2, a line-slot 43 has been formed forming the supply line for the test signal. On the underside of the test card, were made in the conductive layer C3, the mass transfer zone 44 and the isolated line 45. In the conductive layer C1 of the upper face of the test card, were carried out the mass transfer zone 46 connected by metallized holes to the mass transfer zone 44 and the power supply line 47 of the test connector 48.
Comme représenté sur la figure 9a, la carte de test vient se positionner au-dessus de la ligne coplanaire, comme dans le mode de réalisation de la figure 8a, à savoir la ligne d'excitation 41 forme avec la fente 43 une transition ligne-fente permettant la transmission du signal de test par couplage électromagnétique au niveau du point A. D'autre part, une seconde transition ligne-fente pour transmettre le signal de test de la ligne-fente 43 vers le point de connexion 47a avec le connecteur de test 48 est réalisée au point B. Les dimensionnements des différents éléments 47, 43 et 45 sont réalisés comme dans le mode de réalisation des figures 8a et 8b. As shown in FIG. 9a, the test card is positioned above the coplanar line, as in the embodiment of FIG. 8a, namely the excitation line 41 forms with the slot 43 a line-to-line transition. slot for transmitting the test signal by electromagnetic coupling at the point A. On the other hand, a second line-slot transition for transmitting the test signal of the slot line 43 to the connection point 47a with the connector of test 48 is performed at point B. The sizing of the various elements 47, 43 and 45 are made as in the embodiment of Figures 8a and 8b.
On décrira maintenant avec référence aux figures 10a et 10b, une variante de réalisation d'une carte de test fonctionnant avec une antenne 50 de type monopole ou de type « patch » réalisée sur la face inférieure de la carte mère, comme représenté sur la figure 10b. Dans ce cas, la ligne d'excitation 51 est une ligne coplanaire. A variant embodiment of a test card operating with an antenna 50 of monopole or "patch" type made on the underside of the motherboard, as shown in FIG. 1, will now be described with reference to FIGS. 10a and 10b. 10b. In this case, the excitation line 51 is a coplanar line.
Dans ce mode de réalisation, la carte de test est réalisée sur un substrat à une seule couche diélectrique 53 avec deux couches conductrices C1 et C2. Pour réaliser le couplage électromagnétique entre la ligne d'excitation 51 de l'antenne et la ligne d'alimentation 57 du connecteur de
test 55, une ligne-fente 54 a été gravée dans la couche conductrice C2 avec des dimensions conformes à celles mentionnées ci-dessus. D'autre part, sur la couche conductrice supérieure C1 recevant le connecteur de test 55, a été réalisée une zone conductrice 56 connectée par des trous métallisés à la couche conductrice inférieure C2 pour obtenir un report de masse et le connecteur de test 55 est relié par une seconde transition ligne-fente à la ligne-fente 54 par une ligne 57 réalisée dans la couche conductrice C1 . In this embodiment, the test card is made on a substrate with a single dielectric layer 53 with two conductive layers C1 and C2. To achieve the electromagnetic coupling between the excitation line 51 of the antenna and the power supply line 57 of the connector of test 55, a slot line 54 has been etched in the conductive layer C2 with dimensions in accordance with those mentioned above. On the other hand, on the upper conductive layer C1 receiving the test connector 55, a conducting zone 56 connected by metallized holes to the lower conductive layer C2 has been produced to obtain a mass transfer and the test connector 55 is connected. by a second line-slot transition to the line-slot 54 by a line 57 made in the conductive layer C1.
Dans ce mode de réalisation, les deux transitions ligne-fente ont lieu, comme représenté sur la figure 10a, respectivement aux points A et B, les différentes lignes et fentes étant dimensionnées pour satisfaire au principe de Knorr, tel que rappelé ci-dessus. In this embodiment, the two line-slot transitions take place, as shown in FIG. 10a, respectively at the points A and B, the different lines and slots being dimensioned to satisfy the Knorr principle, as recalled above.
Dans ce cas-là, le moyen permettant de ramener un plan de court- circuit au niveau du point d'intersection A, est constituée par deux éléments de ligne 52a, 52b réalisés sur la face supérieure du substrat de la carte mère de chaque côté de la ligne d'excitation de l'antenne 51 à une distance du point d'intersection A calculée pour imposer le plan de court-circuit lors de la mise en contact de la carte de test avec le circuit à tester.
In this case, the means for bringing a short-circuit plane to the point of intersection A is constituted by two line elements 52a, 52b made on the upper face of the motherboard substrate on each side. the excitation line of the antenna 51 at a distance from the intersection point A calculated to impose the short-circuit plane when the test card is brought into contact with the circuit to be tested.