Bibliographie & annexes
Présentation
En anglais
NOTE DE L'ÉDITEUR
Cet article est la version actualisée de l’article E1000 intitulé « Introduction aux hyperfréquences », rédigé par François Gautier et paru en 2005.
RÉSUMÉ
Après un rappel des paramètres clés du domaine hyperfréquence, cet article a pour objectifs d’extraire les grandes tendances et les ruptures technologiques apparues depuis 2010 dans le domaine des hyperfréquences. Ces deux aspects sont associées principalement à l’émergence de plusieurs champs de recherche et développement structurants, à savoir, l’émergence des nanotechnologies et des nanomatériaux tels que les matériaux mono- et bi-dimensionnels, la réalisation de métamatériaux, l’émergence de l’électronique de spin dans le domaine hyperfréquence, la maturité des matériaux supraconducteurs, la montée en fréquences vers le domaine du Térahertz et le domaine de la modélisation multi-échelle et multi-physique.
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After reminding the key parameters of the microwave field, this article aims at the extraction of major trends and technological breakthroughs appeared since 2010 in the field of microwaves and associated mainly to the emergence of several structuring fields of research and development, such as, the emergence of nanotechnologies and nanomaterials, such as mon and bi-dimensional materials, the realization of metamaterials, the emergence of spin electronics in the microwave domain, the maturity of superconducting materials, the increase of frequency towards THz frequencies and the field of multi-scale and multi-physics modeling.
Auteur(s)
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Jean CHAZELAS : Ex-directeur scientifique Thales Defense Mission Systems - Société ULTIMETAS - Paris, France - - Cet article est la version actualisée de l’article [E 1 000] intitulé « Introduction aux hyperfréquences », rédigé par François Gautier et paru en 2005.
INTRODUCTION
Il est généralement admis que le domaine des ondes hyperfréquences, encore appelées micro-ondes, couvre à une certaine partie du spectre des ondes électromagnétiques (EM), celle des ondes submétriques jusqu’aux ondes millimétriques, voire submillimétriques, et correspond aux bandes de fréquence de 100 MHz à 1 000 GHz, soit de 3 m à 0,3 mm.
Cependant, il est possible d'établir une autre ligne de partage avec les autres domaines de l’électronique en considérant que les conceptions et les modélisations de circuits relèvent du domaine des hyperfréquences lorsque les phénomènes de propagation et de rayonnement sont pris explicitement en compte, ce qui n’est en général pas le cas dans les autres domaines de l’électronique. Il n’y a donc pas en fait de frontière fixe entre ces domaines, l’importance de ces deux phénomènes de propagation et de rayonnement par rapport au fonctionnement du dispositif ou du système en étude servant en pratique de critère pour se placer dans le domaine des hyperfréquences ou non.
Aux fréquences plus basses, les outils d’analyse et de conception applicables au rayonnement et à la propagation sont analogues à ceux du domaine des hyperfréquences, mais s’en distinguent souvent par des spécialisations d’applications. Aux fréquences plus élevées, qui ressortent du domaine des infrarouges puis des ondes visibles, les outils de l’optique sont le plus souvent bien adaptés.
Cet article présente les principaux champs de recherche structurant l’évolution très importante du domaine des hyperfréquences, à savoir la synthèse de nouveaux nanomatériaux accompagnée de la conception et de la réalisation de matériaux électromagnétiques artificiels et l’émergence des nanotechnologies.
L'émergence des nanotechnologies a permis de redécouvrir le domaine de la supraconductivité (nouvelles fonctions issues de la réalisation de jonctions Josephson utilisant des supraconducteurs à haute température critique) et le domaine de l’optoélectronique hyperfréquence.
Le dernier paragraphe est consacré à l’identification des principales applications de ces technologies dans les domaines des composants et systèmes.
Le lecteur trouvera en fin d'article un glossaire des termes utilisés.
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KEYWORDS
microwaves | superconductivity | metamaterials | nanomaterial | spintronics
VERSIONS
- Version archivée 1 de juin 1985 par André DANZIN
- Version archivée 2 de nov. 2005 par François GAUTIER
DOI (Digital Object Identifier)
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Matériaux artificiels : les métamatériaux
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3. Nanomatériaux et nanotechnologies pour les hyperfréquences
Au-delà de l’évolution des performances des semiconducteurs pour les hyperfréquences, en particulier des semiconducteurs à grands gaps, tels que GaN, SiC, voire même ZnO, un effort de recherche considérable a été développé depuis 2010, suite au prix Nobel sur le graphène, et sur les matériaux bi-dimensionnels présentant des propriétés électroniques exceptionnelles.
Plus précisément, l’émergence des nouveaux nanomatériaux est marquée par des découvertes fondamentales :
-
tout d’abord, la découverte des matériaux mono-dimensionnels avec pour précurseurs, en 1993, la synthèse de nanotubes de carbone monofeuillets par S. Iijima et D.S. Bethune ;
-
viennent ensuite les matériaux bi-dimensionnels avec pour précurseur le graphène (découverte couronnée par le prix Nobel de physique décerné à K.S. Novoselov et A. Geim en 2010) ;
-
la réalisation de matériaux artificiels en particulier des métamatériaux (J. Pendry ...
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Nanomatériaux et nanotechnologies pour les hyperfréquences
BIBLIOGRAPHIE
-
(1) - IIJIMA (S.), ICHIHASHI (T.) - Single-shell carbon nanotubes of 1-nm diameter. - Nature, vol. 363, p. 603-605 (1993).
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(2) - BETHUNE (D.S.), KLANG (C.H.), DE VRIES (M.S.) et al - Cobalt catalysed growth of carbon nanotubes with single-atomic-layer walls. - Nature, vol. 363, p. 605-607 (1993).
-
(3) - GEIM (A.K.), NOVOSELOV (K.S.) - The rise of graphene. - Nanoscience and technology : a collection of reviews from nature journals, p. 11-19.
-
(4) - PENDRY (J.B.) - Negative refraction makes a perfect lens. - Physical review letters 85 (18), p. 3966 (2000).
-
(5) - SCHURIG (D.), MOCK (J.J.), JUSTICE (B.J.), CUMMER (S.A.), PENDRY (J.B.), STARR (A.F.), SMITH (D.R.) - Metamaterial electromagnetic cloak at microwave frequencies. - Science 314 (5801), p. 977-980 (2006).
-
(6)...
DANS NOS BASES DOCUMENTAIRES
NORMES
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Projet de désignation des lettres standard pour les bandes de fréquences radar. - IEEE 521 - 2019
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