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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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4. Propagation dans un milieu infini
Étudier la propagation des ondes planes dans un milieu ferrimagnétique infini est une vue de l'esprit. Cependant, comme toute onde en milieu confiné peut localement se décomposer en une somme d'ondes planes, ce type d'étude va nous aider à comprendre les phénomènes observés au cours de la propagation des ondes dans des structures réelles finies utilisant des matériaux ferrite.
Supposons un milieu ferrimagnétique saturé par un champ magnétique orienté selon Oz. Dans ce cas, les équations de Maxwell et les relations constitutives s'écrivent :
Dans ce milieu l'équation de Helmholtz s'écrit :
Dans un milieu isotrope l'équation constitutive
entraîne
puisque
mais, lorsque la perméabilité est tensorielle, ce n'est généralement plus le cas.
4.1 Propagation parallèle au champ polarisant H0 : l'effet Faraday
Considérons une onde plane invariante selon x et y qui se propage selon Oz en e−jβ z. Dans ce cas précis, l'invariance des champs E et H selon x et y entraîne :
L'équation de Helmholtz s'écrit donc :
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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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