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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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4. Applications
Les dispositifs et systèmes complets utilisant les hyperfréquences, leur principe de fonctionnement et les modèles de conception, sont principalement décrits dans les rubriques dédiées aux télécommunications. On en donne ici une revue succincte.
La première application historique des ondes électromagnétiques est la transmission sans fil, d’abord de signaux télégraphiques (signaux « numériques » codant un message) puis de signaux modulés par les fréquences vocales. Aujourd’hui encore, et sans doute de plus en plus, les ondes électromagnétiques, hyperfréquences ou non, sont majoritairement utilisées pour les télécommunications.
Pour les télécommunications entre postes fixes, en France et plus généralement en Europe, on a déployé dans les années 1970 un réseau de relais hertziens sur tout le territoire. Ces relais formant une grille d’environ 60 km de pas, acheminent les communications nationales sur différentes porteuses du domaine micro-onde (principalement en bande C, X et Ku).
En complément à ces réseaux hertziens terrestres ont été développés les relais spatiaux sur satellite afin d’acheminer les communications intercontinentales (bandes C, X et Ku).
L’augmentation des besoins a conduit à rechercher et industrialiser des solutions à très haut débit : c’est l’optique qui, avec ses très faibles pertes de propagation sur des fibres de silice (moins de 0,5 dB/km), a fourni la meilleure réponse à l’accroissement de plusieurs ordres de grandeur des besoins en débit d’information. La recherche d’élargissement de bande a conduit rapidement à des modulations hyperfréquences (3 GHz puis davantage).
Les années 1990 ont vu l’explosion des télécommunications entre mobiles, c’est-à-dire mobile/fixe vers fixe/mobile ou mobile vers mobile. Le débit de communication, là aussi sans cesse croissant, a imposé dès le départ le choix de réseaux cellulaires et de porteuses micro-ondes, d’abord en UHF « haut » vers 900 MHz, puis en bande L vers 1 800 MHz et maintenant en bande S (2 500 MHz) pour l’UMTS (universal mobile telecommunication system) [TE 7 368]. Les stations relais du réseau...
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