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 circulaires
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6. Guides rectangulaires standards et surdimensionnés
Le tableau 4 donne les principales caractéristiques des guides d’ondes rectangulaires standards R 12 à R 1 200 qui couvrent les bandes de fréquences comprises entre 1 et 140 GHz :
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bande de fréquences d’utilisation en mode fondamental ;
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dimensions intérieures ;
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affaiblissement théorique (en dB/m)
Au-delà de 40 GHz, ce tableau montre que les dimensions des guides deviennent très faibles (a < 5 mm et b < 2,5 mm), ce qui les rend très coûteux ; les atténuations deviennent supérieures à 1 dB/m, atteignant 3 dB/m vers 90 GHz. Encore sont-ce là des valeurs théoriques pour des parois de guide parfaitement polies. En pratique, il faut les multiplier par deux, voire par trois, si l’on veut tenir compte de la rugosité de ces parois due à l’usinage, à moins que l’on ait eu recours, lors de la fabrication, à des techniques de polissage sophistiquées.
Par ailleurs, la réduction des dimensions des guides standards s’accompagne d’une diminution de la puissance maximale transmissible. Ainsi, à 75 GHz, est-on limité à des puissances moyennes de l’ordre du kilowatt.
En ondes millimétriques, l’utilisation de guides d’ondes surdimensionnés, c’est-à-dire de guides d’ondes dont les dimensions sont nettement supérieures à celles des guides d’ondes standards, et ce, à des fréquences très supérieures à la fréquence de coupure, permet de pallier ces inconvénients avec, en contrepartie, les risques liés à l’apparition des modes supérieurs qui y sont propagatifs.
L’atténuation en mode fondamental, dans un guide surdimensionné en cuivre pour lequel a = 2b, est déduite de la formule ...
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Guides rectangulaires standards et surdimensionnés
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.
-
(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).
-
(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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