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RÉSUMÉ
Cet article est une introduction aux hyperfréquences. Après un rappel bref de l’histoire des ondes électromagnétiques, il énonce les paramètres permettant de caractériser ce type d’ondes. Les composants et les dispositifs élémentaires employés dans le domaine des ondes hyperfréquences, et qui présentent une spécificité en raison de la fréquence d’utilisation et de l’effet de la propagation, sont ensuite listés, avec description du comportement attendu et de leur principe de conception. Quant à leurs applications, elles sont essentiellement orientées dans le domaine des télécommunications.
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Lire l’articleAuteur(s)
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François GAUTIER : Ingénieur de l’Institut national polytechnique de Grenoble (INPG) - Licencié ès sciences physiques - Ancien directeur technique adjoint de Thales Airborne Systems
INTRODUCTION
Ll est généralement admis que le domaine des ondes hyperfréquences, encore appelées micro-ondes, correspond à une certaine partie du spectre des ondes électromagnétiques, celle des ondes submétriques jusqu’aux ondes millimétriques, c’est-à-dire au moins la bande de fréquences de 300 MHz à 300 GHz, soit en longueurs d’onde de 1 m à 1 mm, étendue parfois à la bande de 100 MHz à 1 000 GHz, soit de 3 m à 0,3 mm.
Mais on peut établir une autre ligne de partage avec les autres domaines de l’électronique en considérant que les conceptions et modélisations de circuits relèvent du domaine des hyperfréquences lorsque les phénomènes de propagation et de rayonnement sont pris explicitement en compte, ce qui n’est en général pas le cas dans les autres domaines de l’électronique. Il n’y a donc pas en fait de frontière fixe entre ces domaines, l’importance de ces deux phénomènes de propagation et de rayonnement par rapport au fonctionnement du dispositif ou du système en étude servant en pratique de critère pour se placer dans le domaine des hyperfréquences ou non.
Aux fréquences plus basses, les outils d’analyse et de conception applicables au rayonnement et à la propagation sont analogues à ceux du domaine des hyperfréquences mais s’en distinguent souvent par des spécialisations d’applications. Aux fréquences plus élevées, qui ressortent du domaine des infrarouges puis des ondes visibles, les outils de l’optique sont le plus souvent bien adaptés.
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VERSIONS
- Version archivée 1 de juin 1985 par André DANZIN
- Version courante de juin 2021 par Jean CHAZELAS
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2. Terminologie
Une onde électromagnétique est caractérisée par :
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la description à tout instant de l’amplitude et de l’orientation des champs électrique E et magnétique H la constituant. Le rapport des composantes transversales à la direction de propagation ET/HT est l’impédance d’onde transverse ZT. L’orientation du champ électrique définit la polarisation (le lecteur est invité à se reporter à l’article Bases de l’électromagnétismepour des définitions rigoureuses et exhaustives) ;
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sa fréquence f exprimée en hertz (Hz) ou ses multiples ;
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sa vitesse de propagation v. Dans le vide, elle est égale à celle de la lumière, soit c = 2,997 .108 m/s. Dans un milieu quelconque v = c/n où n est l’indice du milieu. n dépend généralement de la fréquence. La longueur d’onde est λ = v/f. Elle est exprimée en mètres, ses multiples ou sous-multiples ;
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sa direction, définie par les cosinus directeurs du vecteur d’onde, vecteur k de module égal à 2π/λ, perpendiculaire localement à la surface d’onde ;
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le trièdre direct E, H, k.
Une onde se propageant dans un « espace libre », c’est-à-dire suffisamment loin de tout obstacle ou discontinuité des caractéristiques du milieu de propagation, est assimilable localement à une onde plane où les champs électrique et magnétique sont purement transversaux à la direction de propagation. Dans le vide par exemple, l’impédance d’onde vaut alors 120π Ω, soit 377 Ω.
On utilise les désignations indiquées dans le tableau ...
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