Bibliographie & annexes
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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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Autres types de guides métalliques
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8. Guides d’ondes coaxiaux
La section droite d’un guide coaxial peut être circulaire, carrée, voire rectangulaire (figure 11). Le conducteur central est porté par le diélectrique qui remplit complètement l’espace entre conducteurs ; le diélectrique a aussi pour fonction d’assurer le centrage. Si le milieu diélectrique est l’air, on utilise des cales diélectriques (rondelles), disposées à intervalles réguliers, pour supporter le conducteur central.
Le guide coaxial, comme les guides rectangulaire et circulaire, est une structure guidante non rayonnante puisque les champs électrique et magnétique sont confinés à l’intérieur de la région comprise entre les deux conducteurs.
Le contour des conducteurs étant multiplement connexe, le mode fondamental dans les guides d’ondes coaxiaux est un mode TEM qui a une longueur d’onde de coupure infinie. En conséquence, les dimensions transverses des guides coaxiaux peuvent être relativement petites (par rapport à la longueur d’onde), même pour des fréquences basses. En fait, la seule restriction à la miniaturisation des dimensions est imposée par la tenue en puissance. Le guide coaxial est souvent appelé ligne coaxiale.
8.1 Guide d’ondes coaxial circulaire
Le conducteur intérieur a un rayon a et le conducteur extérieur un rayon b (figure 11 a ). La permittivité relative du diélectrique remplissant la structure est notée ε r ; le milieu est considéré comme non magnétique. Avant l’apparition de connecteurs de précision et des lignes miniaturisées, les fréquences des principales applications étaient inférieures à 3 GHz. En 2001, la ligne coaxiale est très largement utilisée sous forme de câbles pour des applications de faible puissance jusque dans les bandes X et Ku. Pour des fréquences supérieures, on emploie des lignes coaxiales rigides (par exemple en bande Ka).
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Guides d’ondes coaxiaux
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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