Analyse par le LiteVNA de quartz et filtre céramique

xaviermotti
25 août
3 min de lecture

Dernière mise à jour : 3 sept.

Post mis en ligne le : 25/08/2025

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Ce post est dédié l'utilisation du LiteVNA pour l'analyse de quartz et filtre FI céramique.

-1- Analyse d'un quartz

1.1- Qu'est ce qu'un quartz.

Le quartz est un dipôle constitué d'un diapason piézoélectrique (miniature) taillé pour osciller à une une fréquence particulière.

Electriquement, il se comporte comme un circuit résonant RLC ayant un facteur de qualité extrèmement grand (1000000 ou plus) : la fréquence d'oscillation est donc très précise et très stable.

1.2- Application du VNA.

Pour la mesure des paramètres d'un quartz avec le VNA, il faut résoudre la problématique suivante : réussir à effectuer un balayage en fréquence qui tombe exactement sur la fréquence du quartz testé.

En procédant par tâtonnement (comme dans certaines vidéos Youtube) on peut passer à coté ou être proche de la résonance.

Sur les chronogrammes ci-dessous, les fréquences balayées sont les pics noirs et la fréquence du quartz est en rouge.

Dans le cas (a), le pic de résonance du quartz n'est pas visible car il tombe entre deux valeurs balayées. On peut croire que le quartz est soit :

- HS

- de fréquence en dehors de l’étendue de balayage.

Dans le cas (b), un pic de résonance d'une amplitude plus faible est visualisée : il faudra affiner la recherche en réduisant la plage de balayage.

Pour un quartz de 7,3728 MHz, voici 3 réglages de VNA qui illustrent ces propos :


Le quartz n'apparait pas (ou quasiment) pas. Balayage de 6,5 MHz à 11 MHz	Le quartz apparait : il a suffit de modifier l'une des deux fréquences de balayage pour qu'une mesure soit faite suffisamment proche de la fréquence de résonance. Balayage de 6,5 MHz à 8,5 MHz

Le quartz est partiellement vu par le VNA.

Balayage de 6,5 MHz à 8,2 MHz.

1.3- Réglage du VNA pour traiter un quartz.

L’étude d’un quartz doit être faite avec un câblage en série entre "PORT 1" et "PORT 2" en utilisant la fonction :

Menu : MEASURE puis SERIES XTAL (S21)

Avec ce menu dédié à la recherche de la résonance du quartz, on obtient la liste des paramètres du quartz :

Dans cet enregistrement, le coefficient de qualité Q mesuré dépasse les 4000 : on est loin de la valeur de Qquartz (=1000.000) attendue pour un tel composant, mais la détection reste largement meilleure, quoique fluctuante, à celle que l'on peut obtenir par tâtonnement.

Cette valeur de Q parait supérieure à celle du filtre céramique ci-après.

On peut seulement supposer que le quartz est fonctionnel.

-2- Etude d'un filtre céramique.

2.1- Rapide présentation.

Les filtres céramiques SFE sont des filtres passe-bande ayant une bande passante réduite et un facteur de qualité très élevé. Ils sont utilisés :

- dans les étages de fréquences intermédiaires (FI) des récepteurs pour augmenter la sélectivité ;

- comme organe permettant de fixer la fréquence d’oscillation d’un oscillateur (comme un quartz) ;


Filtre entre deux étages amplificateurs.	Oscillateur utilisant un filtre.

Le filtre céramique se teste en utilisant les paramètres en transmission S21 : borne 1 en émission et borne 2 en réception.

Câblage du filtre céramique pour étude avec le VNA.

Carte pour connexion sur des composants à souder.

Filtre céramique "3 pattes" sur plaque d'essais pour connexion au VNA.

L'entrée est à gauche et la sortie à droite.

2.2- Filtre céramique SFE 6,0 MHz

Les précautions évoquées pour le quartz restent valables pour le filtre céramique : on utilisera ici aussi, le menu : "MEASURE" puis "SERIES XTAL (S21)" du VNA.