Bibliographie & annexes
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English
Auteur(s)
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Paul-François COMBES : Docteur en sciences Professeur à l’université Paul-Sabatier, Toulouse
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Raymond CRAMPAGNE : Ingénieur de l’École supérieure d’électricité (Supélec ) - Docteur en sciences Professeur à l’Institut national polytechnique de Toulouse (ENSEEIHT)
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Il existe un très grand nombre de guides d’ondes, les uns métalliques, les autres diélectriques. Ce sont, dans tous les cas, des structures qui restent invariantes quand on effectue une translation selon un axe qui constitue la direction de propagation de la puissance active (figure 1).
Le milieu 1 où se propagent les ondes est toujours un milieu diélectrique. Dans les guides d’ondes métalliques, ce milieu est limité par une interface diélectrique-conducteur (milieu 2, métallique) tandis que, dans les guides d’ondes diélectriques, ce milieu est limité par une interface diélectrique-diélectrique (milieu 2, diélectrique).
Les guides diélectriques sont très peu utilisés dans les circuits passifs micro-ondes. En effet :
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le guide diélectrique à section circulaire est surtout utilisé pour les télécommunications aux fréquences optiques, d’où son nom de fibre optique (voir Fibres optiques pour télécommunications [E 7 110] dans le traité Télécoms) ;
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les guides diélectriques à structure planaire sont utilisés pour les circuits intégrés en ondes millimétriques où ils se prêtent bien à l’intégration des composants actifs et passifs. Ils servent aussi à réaliser des circuits passifs, mais aux fréquences optiques [1] [2].
Nous traiterons donc ici des guides d’ondes métalliques qui sont très employés en tant que circuits passifs en ondes centimétriques et millimétriques. Les structures les plus utilisées sont à section transversale rectangulaire ou circulaire. Ils peuvent fonctionner soit en mode fondamental (guides standards), soit en modes supérieurs (guides surdimensionnés). Nous parlerons aussi de quelques autres types de guides métalliques, notamment les guides à nervure centrale ainsi que les guides en U, en H et à rainure qui sont utilisables au-delà de 100 GHz.
Cet article est la première partie d’un ensemble de quatre articles sur les circuits passifs hyperfréquences , et . Par la suite, les auteurs présentent les filtres et cavités , les éléments passifs réciproques puis les éléments non réciproques et des applications [].
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Guides d’ondes rectangulaires
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1. Fréquences mises en jeu
On appelle hyperfréquences ou micro-ondes les bandes de fréquences pour lesquelles les dimensions géométriques des dispositifs mis en jeu sont de l’ordre de grandeur de la longueur d’onde associée à l’onde électromagnétique. La fréquence f d’une onde électromagnétique est liée à sa longueur d’onde λ dans le vide (air) par la relation :
où c = 3 · 108 m/s
Les dimensions géométriques usuelles vont du millimètre au mètre. Le vocable « hyperfréquences » englobe donc toutes les fréquences s’étendant approximativement de 300 MHz à 300 GHz. Le mot « micro-ondes » est la traduction littérale de l’anglais microwave, le terme spécifiquement français étant hyperfréquences [3].
Le fait que dimensions géométriques et longueur d’onde de travail soient du même ordre de grandeur implique que l’on ne peut plus utiliser la théorie de Kirchoff prenant pour base les éléments à paramètres localisés. Des méthodes particulières d’analyse doivent être développées, tant pour concevoir les dispositifs hyperfréquences que pour les mesurer. Une théorie des circuits à paramètres répartis a vu le jour à cet effet. Quant aux mesures, elles portent le plus souvent sur les puissances, incidente, transmise et réfléchie.
Les gammes de fréquences sont souvent classées par décades, conformément au tableau 1.
La plupart des applications hyperfréquences se situent à l’heure actuelle dans la bande de fréquences comprise entre 1 GHz et 40 GHz. L’évolution de la technologie et des applications fait que l’on pourra être amené à s’intéresser à des dispositifs qui concernent la bande de fréquence allant de 300 GHz à 1 000 GHz ; cette bande de fréquence est qualifiée de sous-millimétrique. À l’heure actuelle, il existe une littérature relativement abondante (...
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BIBLIOGRAPHIE
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(1) - D’AURIA (L.), MORONVALLE (C.), RICHIN (P.) - Coupleurs passifs pour distribution par fibres optiques - . Télécommunications Optiques, par un groupe d’ingénieurs de Thomson CSF 1982 Masson.
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(2) - KAMINOW (I.P.) - . - Optical Fiber Telecommunication III. Vol. A et B.1997 Academic Press.
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(3) - COMBES (P.F.) - Micro-ondes 1. Lignes, guides et cavités. Cours et exercices - . 2e éd. 1999 Dunod.
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(4) - Special Issue on Space Terahertz Technology - . IEEE Microwave Theory and Techniques, avril 1995, Part II (Transactions on MTT).
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(5) - MILEY (R.) - IPF Electronic Intelligence, The Interception of Radar Signals - . 1993 Artech House.
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(6) - GARDIOL (F.) - Hyperfréquences - . Vol. XIII du traité d’électricité. 1996 Dunod Université.
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