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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 :
-
d'une part, la représentation de la perméabilité tensorielle des ferrites quel que soit leur état magnétique ;
-
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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3. Perméabilité magnétique haute fréquence
Nous allons, dans ce paragraphe, examiner les différents modèles de perméabilité des ferrites en fonction de leur état d'aimantation.
3.1 État saturé : le tenseur de Polder
Lorsque le champ
appliqué au ferrite est suffisamment fort pour vaincre toutes les contraintes internes, la structure en domaines disparaît et les moments magnétiques sont tous alignés. Dans ce cas, le tenseur perméabilité se déduit de l'équation d'évolution avec
(on néglige en particulier le champ d'anisotropie magnétocristalline). Le champ
étant très grand par rapport à
, l'approximation petit signal qui consiste à négliger les termes du second ordre fournit le tenseur de Polder :
3.2 État partiellement aimanté
3.2.1 État de l'art des modèles de perméabilité
L'état de partielle aimantation a fait l'objet de nombreux travaux. En considérant le ferrite comme une assemblée de domaines non interactifs orientés aléatoirement, Rado a établi les expressions suivantes :
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Perméabilité magnétique haute fréquence
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BIBLIOGRAPHIE
-
(1) - LEBOURGEOIS (R.) - Ferrites doux pour l'électronique de puissance - [D 2 160] Génie électrique.
-
(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.
-
(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.
-
(6) - SCHLÖMANN (E.) - Microwave behavior of partially magnetized ferrites - . J. Appl. Phys., vol. 41, pp. 204-214,...
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