Présentation
En anglaisRÉSUMÉ
Cet article de synthèse décrit les techniques de caractérisation hyperfréquence de matériaux. Ce travail constitue un guide pour le lecteur en intégrant l’essentiel des fondements théoriques de l’interaction onde/matière, les méthodes de mesure et l’instrumentation associée. La mise en œuvre des techniques de caractérisation est illustrée au travers d’exemples d’application.
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Microwave techniques for the electromagnetic characterisation of materials are described. This article is intended primarily as a guide for readers: it outlines the foundations and theory of wave / matter interaction, measurement techniques and related instrumentation. The measurement methods are illustrated by applied examples.
Auteur(s)
-
Kamel HADDADI : Maître de conférences - Université de Lille – Sciences et Technologies - Institut d'électronique de microélectronique et de nanotechnologie, UMR CNRS 8520, Villeneuve d'Ascq, France
INTRODUCTION
Depuis des décennies, les techniques de caractérisation électromagnétique dans le domaine des hyperfréquences sont mises en œuvre dans les laboratoires de recherche et l’industrie. La pénétration de ces méthodes dans des secteurs aussi variés que l’électronique, l’aéronautique, le génie civil, la chimie ou la biologie s’expliquent par la nécessité de caractériser avec précision les matériaux. En effet, ces mesures nous renseignent sur la santé d’un matériau. Les caractéristiques électromagnétiques du matériau sont également indispensables pour concevoir des systèmes.
Ce travail se veut un article de synthèse intégrant l’essentiel des fondements théoriques de l’interaction onde/matière, des techniques de caractérisation électromagnétique et de l’instrumentation associée. Cet article constitue un guide pour le lecteur afin qu’il détermine la technique et l’instrumentation associée en fonction de l’application visée.
Les propriétés électromagnétiques des matériaux sont exposées en premier lieu. Les systèmes de mesure hyperfréquence sont présentés dans la deuxième partie. Les techniques de caractérisation électromagnétique sont décrites en dernière partie. La formulation du problème direct et la méthode pour traiter le problème inverse sont développées pour chacune des techniques de mesure.
MOTS-CLÉS
contrôle non destructif (CND) propriétés diélectriques Caractérisation électromagnétique permittivité complexe perméabilité complexe analyseur de réseaux vectoriel technologie six-port
KEYWORDS
non destructive testing (NDT) | dielectric properties | Electromagnetic characterization | complex permittivity | complex permeability | vector network analyzer | six-port technology
DOI (Digital Object Identifier)
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2. Systèmes de mesure hyperfréquence
2.1 Notion de paramètres S
Aux fréquences micro-ondes (300 MHz à 30 GHz) et millimétriques (30 GHz à 300 GHz), les phénomènes de propagation se traduisent par une variation des tensions et des courants le long des lignes de transmission. Les matrices impédance (Z), admittance (Y) ou hybride (H), relatives aux notions de tension et courant, sont difficiles à décrire. On préfère donc utiliser les pseudo-ondes relatives à la notion de puissance, grandeur facilement mesurable en gammes de fréquences micro-ondes et millimétriques, ce qui permet ainsi d’utiliser la matrice [S] des paramètres de dispersion (Scattering parameters en anglais).
Les pseudo-ondes sont des quantités purement mathématiques qui peuvent être définies par rapport à une impédance de référence Z ref arbitraire pour chaque accès du circuit, généralement 50 Ω pour les lignes coaxiales classiques.
HAUT DE PAGE2.2 Cas du dipôle
Dans le plan du dipôle représenté par le graphe de fluence en figure 5, les pseudo-ondes incidente a 1 et réfléchie b 1 sont définies par :
où l’accès 1 (plan de mesure ou plan de référence) est défini par la tension V 1, le courant entrant I...
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Systèmes de mesure hyperfréquence
BIBLIOGRAPHIE
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ANNEXES
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CST France Eurl Map® (Massy, France)
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Keysight Technologies France SAS® (Les Ulis, France)
HAUT DE PAGE2.1 Constructeurs – Fournisseurs – Distributeurs (liste non exhaustive)
Keysight Technologies France SAS® (Les Ulis, France)
Rohde & Schwarz France SAS® (Meudon, France)
Équipements Scientifiques® (ES) (Garches, France)
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