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RÉSUMÉ
Dans cet article, le mécanisme fondamental de guidage des ondes dans des structures comme les lignes, câbles ou plus généralement guides, est décrit. La théorie générale débouchant sur l'équation d'Helmholtz est brièvement expliquée. De nombreuses structures ont été proposées selon l'application ou la bande de fréquences utilisée. Le cheminement pour obtenir les équations des champs et la forme des solutions est brièvement présenté. Les concepts fondamentaux comme les modes discrets du guide et leur phénomène de coupure ainsi que la dispersion sont expliqués. Les structures les plus connues sont décrites ainsi que quelques développements récents. L'expression des principaux paramètres est donnée soit sous la forme exacte pour les formes canoniques soit empirique pour les autres cas.
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Lire l’articleAuteur(s)
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Marc HÉLIER : Ingénieur de l’École supérieure d’électricité - Docteur – Ingénieur - Professeur à l’université Pierre-et-Marie-Curie
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Michel NEY : Professeur à l’ENST-Bretagne - Directeur du Laboratoire d’électronique et des systèmes de télécommunications - (LEST) à Brest
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Christian PICHOT : Directeur de Recherche au Centre national de recherche scientifique (CNRS) - Laboratoire d’Électronique, Antennes et Télécommunications
INTRODUCTION
De plus en plus de réalisations en circuits micro-ondes et millimétriques font appel à l’emploi de microlignes de transmission. Par rapport à des structures de guidage homogènes, les microlignes présentent les avantages de la miniaturisation, de la facilité de réalisation et d’un faible coût pour les séries importantes.
Ces structures de guidage font l’objet de trois articles :
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[E 1 170] pour la propagation et la géométrie ;
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[E 1 171] pour la modélisation et les calculs ;
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[E 1 172] pour la technologie et les applications.
Dans cet article, avant de décrire la géométrie, microlignes employées en micro-ondes et en ondes millimétriques, il est indispensable de rappeler comment s’effectue la propagation sur les structures de guidage fondamentales en micro-ondes et en ondes millimétriques.
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VERSIONS
- Version courante de août 2015 par Michel NEY, Camilla KÄRNFELT
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Propagation sur les structures de guidage fondamentalesArticle inclus dans l'offre
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2. Différentes géométries utilisées
Les différentes structures de guidage employées dans les systèmes micro-ondes ou millimétriques peuvent être classées en deux catégories : les structures ouvertes (ou planaires) et les structures fermées (ou blindées). Par structures fermées, on entend traditionnellement celles qui sont totalement isolées de l’extérieur par des parois métalliques. Pour ces dernières, on peut parler de domaine intérieur et de domaine extérieur, les différents signaux se propageant dans le domaine intérieur. Il n’y a pas, pour les structures ouvertes, de distinction claire entre domaine intérieur et domaine extérieur, l’espace tout entier étant, a priori, le milieu de propagation. L’utilisation pratique des structures ouvertes, du point de vue de leur intégration sur un circuit, est plus souple car on peut adjoindre sur leur surface des composants actifs ou passifs et elles admettent, en principe, la possibilité de réglage. Cependant, à côté de ces avantages, les structures ouvertes comportent des difficultés quant à leur analyse. Cela provient en fait de la présence de interfaces air-diélectrique qui modifient les modes de propagation. Ce sont en général des modes hybrides qui ne sont réellement ni TE ou TM ni TEM.
2.1 Structures ouvertes
2.1.1 Ligne triplaque ou ligne ruban
La ligne triplaque (triplate line (figure 5)) encore appelée ligne ruban (stripline), fut la première microligne développée (par Barett et Barnes en 1951) et la seule microligne homogène (un seul diélectrique) supportant un mode fondamental réellement TEM. Sa conception peut donc s’obtenir avec une analyse de type électro-statique. Celle-ci est considérablement simplifiée si l’épaisseur t du ruban central est négligée.
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Dans l’hypothèse où l’épaisseur est nulle (t = 0), Cohn, en 1954, a donné une expression de l’impédance caractéristique
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BIBLIOGRAPHIE
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(1) - GUPTA (K.C.), GARG (R.), CHADHA (R.) - Computer aided design of microwave. - Artech House Inc, Norwood, 1981.
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(2) - ABRAMOWITZ (M.), STEGUN (I.A.) - Handbook of mathematical functions. - Dover Publications, New York, 1972.
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(3) - BHAT (B.), KOUL (S.K.) - Analysis, design and applications of fin lines. - Artech House Inc, Norwood, 1987.
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(4) - BHARTIA (P.), PRAMANICK (P.) - E-Plane integrated circuits. - Artech House Inc, Norwood, 1987.
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(5) - GUPTA (K.C.), GARG (R.), BAHL (I.J.) - Microstrip lines slotlines. - Norwood, 1979.
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