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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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Dipôles
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7. Divers types de coupleurs directifs
7.1 Coupleurs à trous
Dans ces coupleurs, le couplage est obtenu à l’aide d’un, de deux ou de plusieurs trous de couplage entre deux guides d’ondes juxtaposés, voire entre deux lignes coaxiales concentriques. Ces coupleurs sont étudiés en détail dans et . Nous nous limitons ici au cas des coupleurs à deux trous.
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Un moyen simple de réaliser un coupleur directif consiste à accoler deux guides d’ondes rectangulaires et à percer deux trous A et B de couplage identiques, distants de λ g/4, dans la paroi commune à ces deux guides (figure 38).
Une onde incidente en 1 excite chacun des deux trous qui rayonnent dans les voies 3 et 4 des ondes d’égale amplitude. Ces ondes sont en phase dans la voie 4 puisque les chemins qu’elles ont parcourus depuis la voie 1 sont égaux. Par contre, elles sont en opposition de phase dans la voie 3 puisque l’onde qui passe à travers le trou B a parcouru une distance de λ g/2 plus grande que l’onde passant à travers le trou A. Ainsi, la plus grande partie de l’onde incidente en 1 se retrouve en 2 et une fraction en 4, tandis qu’il n’y a rien dans la voie 3.
Remarques :
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Dans la mesure où la puissance rayonnée à travers les trous A et B est une petite partie de la puissance incidente, par exemple, le 1/100 ou le 1/1 000, nous pouvons arrêter le raisonnement au premier ordre en considérant comme négligeable la puissance rerayonnée vers la voie du haut à travers A et B.
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Ce coupleur a une faible largeur de bande puisqu’il nécessite une...
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BIBLIOGRAPHIE
-
(1) - GARDIOL (F.) - Hyperfréquences - . Vol. XIII du traité d’électricité, Dunod (1981).
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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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(6) - RIBLET (H.J.) - General Synthesis of Quarter-Wave Impedance Transformers - . IRE Trans. Microwave Theory...
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