HYPERFRÉQUENCES

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Cavités à hyperfréquences

Cavités ou volumes résonnants classiques

Une cavité est un milieu diélectrique fini, limité par une surface conductrice fermée et dans laquelle existe un champ électromagnétique.

Ce champ électromagnétique doit satisfaire aux équations de Maxwell et aux conditions limites imposées sur la surface conductrice. Le problème est donc d'intégrer les équations de Maxwell en milieu fini. Supposons que l'on ait déterminé une distribution du champ électrique E (xyz) et du champ magnétique H (xyz) ; la dépendance par rapport au temps est toujours de la forme exp(jωt). L'énergie électromagnétique emmagasinée dans la cavité a pour valeur :

Si le conducteur n'est pas parfait, une certaine puissance est perdue dans les parois du résonateur. Cette puissance est :

S désignant la surface de la cavité, HT l'amplitude du champ magnétique tangentiel à cette surface et R la résistance en hyperfréquence de l'unité de paroi.

Le coefficient de qualité ou de surtension du volume résonnant est le rapport de la puissance emmagasinée moyenne à la puissance perdue pendant une période, soit :

S'il n'y a pas d'autre perte que celle qui est due au conducteur :

Comme une fraction de la puissance est perdue, pour que le régime d'onde trouvé en intégrant les équations de Maxwell se conserve, il faut fournir de l'extérieur une énergie égale à la valeur moyenne des pertes ; elle sera d'autant plus faible que Q sera plus grand.

On utilise dans la pratique trois formes de cavités, rectangulaires, cylindriques et coaxiales, pour lesquelles on sait résoudre exactement les équations de Maxwell (ce qui n'est pas le cas des volumes résonnants de forme quelconque). Les solutions trouvées constituent les modes d'oscillation propres de la cavité.

Cavités cylindriques à section circulaire

Les cavités cylindriques à section circulaire sont largement utilisées ; leur coefficient de qualité élevé (environ 20 000) et leur simplicité de fabrication les font souvent préférer, malgré leur largeur de bande d'utilisation plus faible.

La solution des équations de Maxwell conduit à deux sortes de mode [...]


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Magnétron à cavité

Magnétron à cavité
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Klystron à deux cavités

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Tube à ondes progressives

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Tube à champs croisés

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Écrit par :

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

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Pour citer l’article

Louis DUSSON, « HYPERFRÉQUENCES », Encyclopædia Universalis [en ligne], consulté le 16 janvier 2020. URL : http://www.universalis.fr/encyclopedie/hyperfrequences/