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)
-
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.
L'expertise technique et scientifique de référence
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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10. Conclusion
Cette introduction aux hyperfréquences montre à quel point le domaine des hyperfréquences est actif pour plusieurs raisons.
La raison principale tient au fait que l’ingénierie des matériaux au niveau de la couche atomique (matériaux bi-dimensionnels tels que le graphène et mono-dimensionnels tels que le nanotube de carbone) a ouvert la voie à la réalisation de matériaux artificiels (n’existant pas à l’état naturel) présentant des propriétés électroniques, thermiques et mécaniques remarquables.
En conséquence, une nouvelle génération de dispositifs hyperfréquence à très haute intégration a ainsi vu le jour permettant de couvrir des gammes de fréquences étendues.
D’autres types de matériaux comme les supraconducteurs ont permis de réaliser des fonctions hyperfréquences (filtres, oscillateurs…) présentant des performances exceptionnelles (pureté spectrale pour les oscillateurs, réjection pour les filtres).
La future révolution de ce domaine sera probablement liée à la maîtrise de la génération, de la propagation et de la manipulation des ondes de spin (appelées magnons) dans des nanostructures permettant d’effectuer les fonctions de traitement de signal basées sur le spin et non plus sur la charge des électrons.
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BIBLIOGRAPHIE
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DANS NOS BASES DOCUMENTAIRES
NORMES
-
Projet de désignation des lettres standard pour les bandes de fréquences radar. - IEEE 521 - 2019
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