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RÉSUMÉ
Cet article est une introduction aux hyperfréquences. Après un rappel bref de l’histoire des ondes électromagnétiques, il énonce les paramètres permettant de caractériser ce type d’ondes. Les composants et les dispositifs élémentaires employés dans le domaine des ondes hyperfréquences, et qui présentent une spécificité en raison de la fréquence d’utilisation et de l’effet de la propagation, sont ensuite listés, avec description du comportement attendu et de leur principe de conception. Quant à leurs applications, elles sont essentiellement orientées dans le domaine des télécommunications.
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Lire l’articleAuteur(s)
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François GAUTIER : Ingénieur de l’Institut national polytechnique de Grenoble (INPG) - Licencié ès sciences physiques - Ancien directeur technique adjoint de Thales Airborne Systems
INTRODUCTION
Ll est généralement admis que le domaine des ondes hyperfréquences, encore appelées micro-ondes, correspond à une certaine partie du spectre des ondes électromagnétiques, celle des ondes submétriques jusqu’aux ondes millimétriques, c’est-à-dire au moins la bande de fréquences de 300 MHz à 300 GHz, soit en longueurs d’onde de 1 m à 1 mm, étendue parfois à la bande de 100 MHz à 1 000 GHz, soit de 3 m à 0,3 mm.
Mais on peut établir une autre ligne de partage avec les autres domaines de l’électronique en considérant que les conceptions et 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.
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VERSIONS
- Version archivée 1 de juin 1985 par André DANZIN
- Version courante de juin 2021 par Jean CHAZELAS
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1. Aperçu historique
Après une très lente progression tout au long des siècles dans les découvertes de l’électricité et du magnétisme, l’histoire des ondes électromagnétiques s’accélère au XIXe siècle. Quelques dates en constituent des repères majeurs .
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1820 : Oersted pose les bases de l’électrodynamisme. À sa suite, Arago et surtout Ampère développent les modèles décrivant les relations entre champs électrique et magnétique.
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1832 : Faraday met en évidence l’induction électromagnétique.
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1864 : Maxwell présente sa théorie des ondes électromagnétiques, calcule la vitesse des ondes électromagnétiques et montre qu’elles se propagent à la même vitesse que la lumière. La lumière est donc considérée comme une onde électromagnétique.
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1885 : Hertz débute une série d’expérimentations mettant en évidence la propagation des ondes électromagnétiques. À cette époque, ces ondes ne pouvaient être produites que par des éclateurs et ce sont bien des étincelles produites par des éclateurs qui ont permis les premières transmissions télégraphiques et téléphoniques.
À partir du début du XXe siècle, l’histoire s’accélère, en particulier avec l’invention des tubes à vide détecteur (Fleming en 1902) et amplificateur (de Forest en 1907) et la découverte du cristal détecteur (1906). La technologie peut alors se développer à partir de ces inventions et conduire rapidement à des applications des ondes électromagnétiques, en télécommunications commerciales et militaires,...
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