Bibliographie & annexes
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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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Quadripôles de base
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1. Dipôles
Nous appellerons « éléments » des appareils qui constituent une partie d’un circuit, elle-même non décomposable : court-circuit, charge adaptée, atténuateur, déphaseur, té, coupleur directif, diviseur de puissance, etc.
Nous décrirons uniquement les dipôles qui servent de terminaison aux supports de propagation. Les dipôles oscillateurs ne seront pas traités ici. Ces terminaisons sont électromagnétiquement caractérisées par un seul paramètre qui dépend de la propriété physique mise en jeu : une impédance (admittance) dont la valeur est un nombre réel positif qui modélise une dissipation d’énergie par effet Joule ; une impédance (admittance) dont la valeur est purement imaginaire modélise un échange d’énergie réactive. Ce paramètre unique peut aussi être le coefficient de réflexion associé, qui permet de chiffrer le régime d’ondes stationnaires. Les principales terminaisons développées pour les dispositifs industriels sont le court-circuit fixe 1.1 ou variable 1.2, la charge adaptée 1.3 et la charge variable 1.4.
1.1 Court-circuit fixe
Si l’on termine n’importe quelle structure guidante par un conducteur parfait localisé en un plan d’abscisse z bien précise, donc perpendiculaire à la direction de propagation, on a réalisé un dipôle appelé « court-circuit ». En théorie, l’impédance présentée dans ce plan est nulle, le coefficient de réflexion vaut − 1 et le ROS (rapport d’ondes stationnaires) est infini ; la structure guidante est le siège d’ondes stationnaires pour lesquelles le champ électrique peut être localement nul. La seule solution...
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Dipôles
BIBLIOGRAPHIE
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-
(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).
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(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).
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