HYPERFRÉQUENCES
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Amplificateurs à faible bruit
Maser amplificateur
Le fonctionnement des masers est fondé sur la création d'un milieu amplifiant les micro-ondes qui le traversent. Ce milieu amplifiant est obtenu par le phénomène d'émission stimulée dans un système d'atomes dont les populations ont été inversées. L'énergie correspondant aux hyperfréquences par la relation E = hf est de l'ordre de 10-5 eV. Pour trouver les états dont les énergies propres diffèrent de cet ordre de grandeur, il faut faire appel aux transitions entre les sous-niveaux de Zeeman des corps paramagnétiques produits par la présence d'un champ magnétique extérieur. Les corps utilisés sont tous obtenus par diffusion aléatoire d'un ion paramagnétique dans une matière monocristalline : alumine (saphir), émeraude, rutile, tungstate de calcium.
Deux techniques de réalisation des masers sont utilisées. Pour les masers à cavité, le milieu amplifiant est placé dans une cavité à micro-onde, ce qui a l'inconvénient de réduire la bande passante d'amplification. Pour réaliser les masers à ondes progressives, on allonge artificiellement le parcours de l'onde dans le matériau en utilisant des modes d'ondes lentes dans des structures où la vitesse de groupe de l'onde est réduite. On peut ainsi obtenir des bandes passantes de l'ordre de 50 MHz. Le maser qui a équipé les stations terminales d'Andover et de Pleumeur-Bodou, construit dans les années 1960 par les Bell Laboratories est représenté schématiquement sur la figure.
Maser à ondes progressives : projet Telstar
Dessin
Structure du maser à ondes progressives des stations au sol du projet Telstar.
Crédits : Encyclopædia Universalis France
Les masers ne sont actuellement employés que pour les télécommunications spatiales, la détection spatiale et la radioastronomie, où ils sont concurrencés par les amplificateurs paramagnétiques à diode et par les amplificateurs à transistors à faible bruit. Pour d'autres applications, leur très faible température de bruit est souvent inutile, quand les bruits supplémentaires parasites captés par l'antenne sont très supérieurs à celui du récepteur ; c'est le cas de la plupart des radars, des systèmes de communications classique [...]
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Écrit par :
- Louis DUSSON : Ingénieur, chef d'affaires, division "systèmes, défense et contrôle", Thomson-CSF.
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BOOT HENRY ALBERT HOWARD (1917-1983)
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 de physique de cette université pour travailler sur la mise au point de générateurs de micro-ondes […] Lire la suite☛ http://www.universalis.fr/encyclopedie/henry-albert-howard-boot/#i_12174
GRENATS
Dans le chapitre « Les applications » : […] Les grenats magnétiques, étant des isolants par excellence, trouvent des applications dans le domaine des hyperfréquences (100 à 9 000 MHz), comme isolateurs, circulateurs, etc. Les grenats contenant des ions de terres rares comme l'ion Dy 3+ sont utilisés dans des dispositifs à haute puissance. Bien que des matériaux polycristallins soient utilisés le plus souvent, les m […] Lire la suite☛ http://www.universalis.fr/encyclopedie/grenats/#i_12174
HYPERSONS
On appelle hypersons ou ondes hypersonores les ondes acoustiques ou élastiques cohérentes dont la fréquence est supérieure à 10 9 Hz. La structure périodique de la matière et l'ordre de grandeur des dimensions atomiques limitent leur fréquence maximale possible aux environs de 10 13 Hz. La longueur d'onde des hypersons varie de quelques microm […] Lire la suite☛ http://www.universalis.fr/encyclopedie/hypersons/#i_12174
MASER
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 en 1954, a constitué la première preuve expérimentale de l'émission induite ou stimulée don […] Lire la suite☛ http://www.universalis.fr/encyclopedie/maser/#i_12174
MICRO-ONDES
La découverte du phénomène d'échauffement par rayonnement micro-onde remonte aux années 1950, lorsqu'il a été constaté que des objets, situés à proximité d'antennes utilisées en télédétection radar, connaissaient un échauffement intense et en profondeur sous l'effet des rayonnements électromagnétiques à très haute fréquence. Dans les fours à micro-ondes, les fréquences usuelles sont situées entre […] Lire la suite☛ http://www.universalis.fr/encyclopedie/micro-ondes/#i_12174
SEMI-CONDUCTEURS
Dans le chapitre « Générateurs d'hyperfréquences » : […] Lorsqu' on soumet un semi-conducteur à un champ électrique très élevé, divers phénomènes d'instabilité apparaissent, qui peuvent donner naissance à des oscillations de courant à très haute fréquence dans la gamme de 10 à 100 GHz. Ces dispositifs sont alors utilisés comme générateurs d'hyperfréquences, pour des radars par exemple. Deux types sont commercialisés : – les diodes à effet Gunn, qui uti […] Lire la suite☛ http://www.universalis.fr/encyclopedie/semiconducteurs/#i_12174
Voir aussi
Pour citer l’article
Louis DUSSON, « HYPERFRÉQUENCES », Encyclopædia Universalis [en ligne], consulté le 27 juin 2019. URL : http://www.universalis.fr/encyclopedie/hyperfrequences/