HYPERFRÉQUENCES

D'après la définition la plus couramment admise, les hyperfréquences représentent des ondes électromagnétiques dont la longueur d'onde est de l'ordre du centimètre, et que l'on utilise notamment en technique radar et en transmission hertzienne.

En fait, les hyperfréquences (appelées encore ondes U.H.F., initiales de ultra high frequencies) débordent largement les longueurs d'onde centimétriques, tant du côté des ondes décimétriques que du côté des ondes millimétriques. Les limites en fréquence sont donc très floues. Les utilisateurs ont pris coutume de caractériser par des symboles alphanumériques certaines « bandes » de fréquences particulièrement utilisées (bandes P, L, S, C, X, K, K₁, K_U, Q, V et W, centrées respectivement autour des fréquences 0,3, 1, 3, 5, 8, 23, 20, 16, 41, 51 et 78 GHz).

Le radar a beaucoup contribué au développement des hyperfréquences : les études faites pendant et après la Seconde Guerre mondiale, au Massachusetts Institute of Technology ont conduit à la mise au point d'ouvrages consacrés au fondement, à la technologie et aux techniques de mesure des hyperfréquences. Par la suite, de nouveaux domaines d'utilisation sont apparus, par exemple dans les télécommunications spatiales ou terrestres par faisceau hertzien et dans les appareils de contre-mesures (capables de détecter une émission U.H.F. quelconque et de la brouiller).

L'introduction des dispositifs à semiconducteurs et des ferrites a fait entrer le domaine des U.H.F. dans une phase de renouvellement perpétuel, avec pour tendances principales l'emploi de matériaux à l'état solide et la miniaturisation.

Générateurs d'hyperfréquences

Tubes générateurs d'hyperfréquences

Le magnétron

Magnétron à cavité
Encyclopædia Universalis France

Le magnétron est le premier en date des générateurs d'hyperfréquences (Začek, 1924). Sa structure est celle d'une diode en forme de cylindre. Après les stades successifs d'anodes pleines, puis fendues, les anodes possèdent actuellement des cavités cylindriques. Un champ magnétique de plusieurs dixièmes de tesla est appliqué parallèlement à l'axe de symétrie ; les électrons issus de la cathode se déplacent dans le vide et sont soumis à l'action d'un champ électrique H.F. et d'un champ magnétique qui lui est perpendiculaire.

La théorie complète de la trajectoire des électrons (qui sont soit ralentis, soit accélérés), compte tenu de la charge d'espace et des vitesses initiales, est complexe. En fonctionnement continu, la puissance de l'onde hyperfréquence émise peut atteindre quelques kilowatts ; en fonctionnement impulsionnel, les magnétrons peuvent produire une puissance de crête de plusieurs mégawatts avec un facteur de forme (rapport entre la puissance de crête et la puissance moyenne émise) variant de 500 à 2 000. De tels magnétrons, accordables sur une bande de 10 à 15 p. 100 de la fréquence de fonctionnement, se trouvent dans toutes les gammes de fréquence radar, depuis la bande L jusqu'à la bande W. Ce ne sont plus aujourd'hui les émetteurs radars par excellence car le temps de commutation d'une fréquence d'émission à une autre est beaucoup trop long – de l'ordre de quelques secondes –, ce qui rend les émetteurs radar à magnétron beaucoup trop sensibles aux brouilleurs. On est donc passé à des chaînes d'émission pilotées, à fréquences aléatoires.

Le klystron

Le klystron à deux cavités a fait son apparition en 1939. Son fonctionnement est fondé sur la modulation de vitesse des électrons. Un faisceau électronique passe successivement dans un « premier espace de modulation » d'un volume résonnant ( rhumbatron), en forme de tore et délimité par les grilles G1 et G2, puis dans un « espace de glissement » équipotentiel où les électrons se groupent par paquets, enfin dans un second rhumbatron (grilles G3 et G4) accordé[...]

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Écrit par

Louis DUSSON : Ingénieur, chef d'affaires, division "systèmes, défense et contrôle", Thomson-CSF.

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Pour citer cet article

Louis DUSSON, « HYPERFRÉQUENCES », Encyclopædia Universalis [en ligne], consulté le . URL :

« HYPERFRÉQUENCES ». Dans Encyclopædia Universalis [en ligne]. Consulté le sur

Encyclopædia Universalis, s.v. « HYPERFRÉQUENCES », Consulté le ,

Médias

Tube à ondes progressives

Encyclopædia Universalis France

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Autres références

BOOT HENRY ALBERT HOWARD (1917-1983)
- Écrit par Bernard PIRE
- 354 mots
Physicien britannique, inventeur du magnétron à cavité.
Fils d'un ingénieur électricien, Henry Albert Howard Boot, né le 29 juillet 1917 à Birmingham (Grande-Bretagne), fait ses études à l'université de cette ville et y soutient sa thèse de doctorat en 1941. Il est immédiatement engagé au département...
GRENATS
- Écrit par Gérard GUITARD, Ramanathan KRISHNAN
- 4 264 mots
- 11 médias
...magnétiques présentes. Au début, on a étudié des matériaux polycristallins, et vers 1959 les premiers monocristaux de YIG (Y₃Fe₅O₁₂) ont été obtenus. Depuis lors, une meilleure connaissance de la structure microscopique de ces composants et de leurs propriétés magnétiques a permis de les utiliser dans...
HYPERSONS
- Écrit par Pierre TOURNOIS
- 2 744 mots
- 3 médias
On appelle hypersons ou ondes hypersonores les ondes acoustiques ou élastiques cohérentes dont la fréquence est supérieure à 10⁹ Hz. La structure périodique de la matière et l'ordre de grandeur des dimensions atomiques limitent leur fréquence maximale possible aux environs de 10¹³ Hz....
MASER
- Écrit par Maurice ARDITI, Claude AUDOIN
- 2 300 mots
- 2 médias
Le mot « maser » (Microwave Amplification by Stimulated Emission of Radiation) signifie amplification de micro-ondes par émission induite de rayonnement.
Les masers présentent un très grand intérêt historique. Celui à ammoniac, réalisé par Charles H. Townes et ses collaborateurs...

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