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RÉSUMÉ
Cet article traite des circuits et composants passifs réciproques. Il décrit leur principe de fonctionnement, puis fournit des indications technologiques permettant d'appréhender leurs caractéristiques pratiques ainsi que leur domaine d’application. Les composants décrits sont classés en fonction du nombre d’accès, puisque la complexité du circuit et de la fonction réalisée dépend directement du nombre d'accès. La technique très particulière des paramètres « s » permet de caractériser de tels composants.
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Lire l’articleAuteur(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)
INTRODUCTION
Les systèmes principalement de télécommunications et les radars sont constitués d’un assemblage important de circuits, lesquels sont eux-mêmes fabriqués à l’aide de composants actifs ou passifs. Nous ne traiterons dans cet article que des circuits et composants passifs réciproques, les éléments non réciproques faisant l’objet de l’article suivant .
Après avoir décrit rapidement leur principe de fonctionnement, nous nous attacherons à donner un certain nombre d’indications technologiques permettant de bien comprendre leurs caractéristiques pratiques ainsi que leur domaine d’application.
En fonction de ce que nous avons dit dans les articles et , il est clair que la majorité des circuits fonctionnant jusqu’à une vingtaine de gigahertz pourra être en technologie coaxiale, microruban ou coplanaire. Pour des fréquences supérieures, c’est-à-dire concernant les ondes millimétriques, ce sont les guides d’ondes qui sont majoritairement utilisés. Pour des fréquences supérieures à 200 GHz, des circuits conçus à l’aide des méthodes quasi optiques sont de plus en plus employés.
Les composants passifs des circuits micro-ondes seront classés en fonction du nombre d’accès. Plus leur nombre est important, plus la complexité est grande et plus est sophistiquée la fonction réalisée. Nous traiterons :
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des dipôles qui réfléchissent l’énergie (courts-circuits), l’absorbent entièrement (charges adaptées) ou partiellement (charges coulissantes) ;
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des quadripôles qui modifient l’amplitude (atténuateurs) ou la phase (déphaseurs) de l’onde électromagnétique, mais aussi des quadripôles qui modifient la direction de propagation de l’onde (coudes, torsades, joints tournants) ou qui permettent de changer la section droite de la structure guidante ;
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des tés, des diviseurs de puissance et des coupleurs directifs qui permettent d’envoyer une onde d’une voie incidente vers deux autres voies ou plus.
Pour caractériser de tels dispositifs, la technique très particulière des paramètres « s » sera introduite, décrite et appliquée.
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Combineur-diviseur de puissance de Wilkinson
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3. Caractérisation des quadripôles
Il existe bien d’autres types de quadripôles qui agissent simultanément sur l’amplitude et sur la phase de l’onde incidente :
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obstacles métalliques minces dans la section droite d’un guide ;
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quadripôles de filtrage ;
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quadripôles d’adaptation.
Plutôt que d’étudier en détail chacun de ces cas particuliers, nous allons donner une méthode générale permettant de caractériser tout type de quadripôle. Elle est connue sous le nom de méthode des paramètres s .
Dans cette méthode, un quadripôle sera considéré comme une boîte noire dont nous essaierons de connaître non pas la constitution mais l’influence sur un signal appliqué. C’est ainsi qu’un quadripôle sera complètement caractérisé par ses propriétés en réflexion et en transmission. Pour cela, il nous faudra connaître les amplitudes complexes des ondes incidente, réfléchie et transmise.
3.1 Paramètres s
Soit un quadripôle Q avec les plans de référence P1 et P2 (figure 29). Une onde incidente sur P1 donnera naissance à une onde réfléchie et à une onde transmise ; il en est de même pour une onde incidente sur P2. Au total, en désignant par a les ondes entrantes et par b les ondes sortantes, nous pouvons écrire, en amplitudes complexes :
Soit, sous forme matricielle :
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Caractérisation des quadripôles
BIBLIOGRAPHIE
-
(1) - GARDIOL (F.) - Hyperfréquences - . Vol. XIII du traité d’électricité, Dunod (1981).
-
(2) - UHER (J.), BORNEMANN (J.), ROSENBERG (U.) - Waveguide Components for Antenna Feed Systems : Theory and CAD - . Artech House (1993).
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(3) - WHEELER (H.A.), SCHWIEBERT (H.) - Step-twist Waveguide Components - . IRE Trans. Microwave Theory and Techniques, MTT-3, pp. 44-52 (oct. 1955).
-
(4) - THOUREL (L.) - Calcul et conception des dispositifs en ondes centimétriques et millimétriques. Tome 1 : circuits passifs - . Cépaduès Éditions (1988).
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(5) - COLLIN (R.E.) - Foundations for Microwave Engineering - . McGraw Hill Book Co., New York (1966).
-
(6) - RIBLET (H.J.) - General Synthesis of Quarter-Wave Impedance Transformers - . IRE Trans. Microwave Theory...
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