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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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Applications3. Dispositifs
Les dispositifs, composants et circuits employés dans le domaine des ondes hyperfréquences sont en partie spécifiques en raison de la fréquence d’utilisation et de l’effet de la propagation. Une résistance, une self ne sont pas réalisées et modélisées de la même façon en électronique « basse fréquence » et en hyperfréquences.
Aussi, pour travailler dans le domaine des micro-ondes convient-il de définir, décrire le comportement et modéliser l’ensemble des composants dont on a besoin dans ce domaine :
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d’abord les composants passifs de base, résistances, selfs, capacités ;
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mais aussi tous les composants passifs plus spécifiques tels que lignes de propagation, transitions entre lignes, filtres, coupleurs, dispositifs à ferrite (en particulier pour des dispositifs passifs non réciproques), circuits multicouches de liaison/distribution (voir rubrique « Assemblage et interconnexion ») ;
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les antennes sont des constituants essentiels du domaine puisqu’elles assurent le passage de l’onde d’une ligne de propagation à l’espace libre et réciproquement. Elles interviennent fondamentalement dans le fonctionnement du système de télécommunication ou radar dans lequel elles sont insérées car c’est à travers elles que se fait le filtrage spatial du signal, le filtrage temporel étant du ressort des circuits du système. Elles nécessitent fréquemment une protection physique, climatique et aérodynamique réalisée au moyen d’un radôme (radar dôme), pouvant aussi comporter des dispositifs de protection contre les agressions électromagnétiques ;
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les composants actifs sont maintenant de plus en plus souvent regroupés au sein d’un ou de plusieurs MMIC. La conception et la réalisation de ces circuits sont donc largement développées dans cette rubrique. Il faut cependant noter que, pour l’essentiel, les modèles de conception utilisés pour les composants actifs des MMIC sont aussi utilisables pour la conception de circuits hybrides, c’est-à-dire de circuits imprimés ou gravés sur des substrats diélectriques avec report de composants actifs et passifs discrets ;
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pour la génération d’ondes de très forte puissance, les tubes à vide amplificateurs (klystron, tubes à propagation d’ondes) ou oscillateurs (magnétrons)...
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