Ondes radioélectriques dans les milieux magnétiques anisotropes - Quadripôles non réciproques

L’étude des ondes radioélectriques dans les milieux magnétiques anisotropes fait appel à plusieurs thématiques scientifiques parmi lesquelles figurent :

• les propriétés microscopiques de la matière ;

• les phénomènes de propagation ;

• les technologies de composants électroniques micro-ondes.

L’article visant un objectif principalement didactique, le texte sera surtout axé sur la propagation. Néanmoins, les autres domaines seront évoqués sans toutefois fournir les explications détaillées que le lecteur retrouvera dans les références citées en fin de texte sous la rubrique « en savoir plus ».

L’article est subdivisé en deux sections aux contenus bien distincts.

La première section, principalement consacrée aux propriétés de l’onde plane animée d’oscillations entretenues, s’efforcera en tout premier lieu de rappeler quelques bases théoriques importantes.

C’est dans cet esprit que seront présentés les concepts de polarisation rectiligne des champs et de vecteur nombre d’onde associé à la représentation complexe des signaux sinusoïdaux.

Le descriptif aborde ensuite la question des champs à polarisation circulaire. Les développements pourront paraître longs, ils semblaient toutefois utiles pour éviter certaines confusions liées à l’usage simultané des représentations vectorielles et du traitement algébrique de quantités complexes.

Après une brève synthèse sur les processus d’aimantation des ferrites, le texte abordera les propriétés anisotropes de ce matériau exposé aux effets conjugués d’un champ magnétique statique de grande amplitude et d’un champ dynamique porté par une onde radioélectrique de faible amplitude.

Ces propriétés seront concrétisées dans le concept de tenseur perméabilité et par l’équation d’onde matricielle mise en place pour l’étude de l’onde plane.

La résolution de l’équation d’onde va montrer qu’il existe des liens très forts entre les champs animés d’une polarisation circulaire et la propagation non réciproque gouvernée par la pulsation gyromagnétique du milieu. Des simulations numériques et l’analogie avec les effets Faraday et Cotton Mouton observés en optique mettront en exergue ces phénomènes physiques très instructifs pour les applications ultérieures.

La deuxième section sera principalement orientée vers la réalisation de quadripôles non réciproques. On fera ici référence aux propriétés des lignes de transmissions ou des guides d’ondes.

Le concept de memductance permettra d’aménager la théorie des lignes pour y introduire des phénomènes de propagation non réciproque agissant indépendamment sur l’onde progressive et sur l’onde rétrograde.

L’analyse débouchera sur le descriptif de quelques procédés combinant les propriétés des ondes quasi TEM et TE couplées à une lame de ferrite immergée dans les structures guidées.

Pour conclure l’article, on procédera à la description d’un isolateur à déplacement de champ composé d’une ligne à micro-ruban.

Enfin, un glossaire offre au lecteur un résumé des principaux termes scientifiques employés dans cet article.