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RÉSUMÉ
Grâce à leur résistivité élevée et à leurs propriétés magnétiques, les ferrites sont utilisés dans des applications très hautes fréquences pour la réalisation de dispositifs non réciproques présents dans les systèmes émission/réception, pour les télécommunications ou les radars. La conception et l’optimisation des dispositifs non réciproques hyperfréquences (circulateurs et isolateurs) et réciproques (déphaseurs de puissance) utilisant des ferrites nécessitent la connaissance de leurs comportements électromagnétiques et la maîtrise des phénomènes de propagation des ondes qui conditionnent leurs performances.
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Philippe GELIN : Docteur d'état de l'Université de Lille I - Professeur à l'ENST de Bretagne
INTRODUCTION
Grâce à leur résistivité élevée et à leurs propriétés magnétiques, les ferrites ont rapidement été utilisés dans des applications très hautes fréquences pour la réalisation de dispositifs non réciproques que l'on trouve dans tous les systèmes émission/réception que ce soit dans le domaine des télécommunications ou du radar.
La conception et l'optimisation des dispositifs non réciproques hyperfréquences (circulateurs et isolateurs) et réciproques (déphaseurs de puissance) utilisant des ferrites nécessitent, d'une part, la connaissance de leurs comportements électromagnétiques, à savoir leurs permittivités diélectriques et leurs perméabilités magnétiques et, d'autre part, la maîtrise des phénomènes de propagation des ondes qui conditionnent leurs performances.
Compte tenu des articles déjà parus dans ce traité « Électronique » sur la physique des ferrites , qui résument les nombreuses études théoriques portant sur la compréhension de leurs comportements statiques et dynamiques, nous axerons notre propos sur deux points particuliers :
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d'une part, la représentation de la perméabilité tensorielle des ferrites quel que soit leur état magnétique ;
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d'autre part, les phénomènes de propagation à partir desquels il est possible de comprendre et d'interpréter le fonctionnement des dispositifs non réciproques, dispositifs ayant fait l'objet de l'article dans ce traité.
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- Version courante de juil. 2019 par Bernard DÉMOULIN, Patrick QUEFFÉLEC
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6. Conclusion
L'interaction entre une onde électromagnétique et un milieu magnétique n'est pas un sujet récent, par contre l'actualité dans ce domaine est relativement riche. On observe une activité fournie concernant, d'une part, l'élaboration, la caractérisation et la modélisation de matériaux magnétiques nouveaux (hexaferrites et ferrocomposites), d'autre part, la simulation de la propagation électromagnétique dans ces matériaux (ferrite classique compris).
Les hexaferrites sont des ferrites durs qui présentent un très fort champ d'anisotropie magnétocristalline. Ces matériaux sont potentiellement très attractifs pour réaliser des circulateurs auto-polarisés en bande millimétrique. Afin de bénéficier des très fortes aimantations des ferromagnétiques, de nombreux laboratoires élaborent des matériaux magnétiques composites qui sont constitués soit de grains ferromagnétiques dispersés dans une matrice diélectrique, soit d'un empilement alterné de couches diélectriques et ferromagnétiques. Le rôle du diélectrique est d'isoler les grains ou les couches ferromagnétiques pour éviter l'apparition de courants de conduction générateurs de pertes. La connaissance de la perméabilité de ces matériaux en fonction de leur état d'aimantation est un sujet tout à fait d'actualité.
Globalement les méthodes numériques utilisées dans les simulateurs électromagnétiques prennent en compte les milieux diélectriques isotropes. Depuis peu certaines de ces méthodes ont été adaptées pour traiter les phénomènes de propagation dans les matériaux ferrimagnétiques saturés mais il reste beaucoup de travail pour que ces méthodes puissent prendre en compte la perméabilité de ces matériaux quels que soient leurs états magnétiques.
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BIBLIOGRAPHIE
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(1) - LEBOURGEOIS (R.) - Ferrites doux pour l'électronique de puissance - [D 2 160] Génie électrique.
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(2) - LEBOURGEOIS (R.) - Ferrites faibles pertes pour applications fréquentielles - [E 1 760] Électronique.
-
(3) - COMBES (P.F.), CRAMPAGNE (R.) - Éléments non réciproques à ferrites - [E 1 404] Électronique.
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(4) - POLDER (D.) - On the theory of ferromagnetic resonance - . Philosophical magazine, vol. 40, pp. 99-115, January 1949.
-
(5) - RADO (G.T.) - Theory of the microwave tensor permeability and Faraday effect in non saturated ferromagnetic materials - . Phys. Review, vol. 89, pp. 529, 1953.
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(6) - SCHLÖMANN (E.) - Microwave behavior of partially magnetized ferrites - . J. Appl. Phys., vol. 41, pp. 204-214,...
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