Propagation guidée cours, Schemes and Mind Maps of Antennas and Radiowave Propagation

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Cours de propagation

guidée

Hyperfréquences, transmission

terrestre et spatiale en espace libre

Chapitre 1

Dans le vide ou dans l’air, la fréquence N d’une onde

électromagnétique est reliée à sa longueur d’onde 

0

par la relation : 

0 = c/N où c= 3. 10 8 m/s est la célérité des ondes électromagnétiques dans le vide. On exprime aussi souvent la fréquence de l’onde en termes de pulsation 𝜔 suivant : 𝜔 = 2 𝜋𝑁.

Les micro-ondes sont situées dans la moitié inférieure des fréquences du spectre des ondes électromagnétiques. Symétriquement les ondes visibles sont situées dans la moitié supérieure haute.

La bande de fréquences micro-ondes située entre 1 GHz et 100 GHz est subdivisée en sous bandes comme suit : Bande Fréquence (N) Longueur d’onde  0 L 1 à 2 GHz 30 à 15 cm S 2 à 4 GHz 15 à 7,5 cm Magnétron (Four micro-ondes) à 2 , 45 GHz C 4 à 8 GHz 7,5 à 3,5 cm X 8 à 12 GHz 3,75 à 2,5 cm Pour sondes spatiales Ku 12 à 18 GHz 2,5 à 1,67 cm … K 18 à 27 GHz 1,67 à 1,11 cm Ka 27 à 40 GHz 1,11 à 0,75 cm U 40 à 60 GHz 0,75 à 0,5 cm V 60 à 80 GHz 0,5 à 0,375 cm W 80 à 100 GHz 0,375 à 0,3 cm

➢ Historique L’électromagnétisme a été fondé par le théoricien James Clerck Maxwell qui formula ses équations vers 1860 (Traité sur l’électricité et le magnétisme de 1873 ). Ce n’est que vingt ans plus tard ( 1888 ) que Heinrich Hertz pu produire et détecter des ondes électromagnétiques à une fréquence de l’ordre de 1 GHz (soit décimétriques).

Les télécommunications modernes (dites TSF "Télécommunications Sans Fil" à l’époque) sont nées au début du XX e siècle, soit seulement quelques années après, suites aux travaux de Kennelly et Heavyside qui découvrirent que ces ondes pouvaient se réfléchir sur certaines couches de l’ionosphère (soit vers 100 km de hauteur).

Dés 1907 , des tubes électroniques sources inventés par Lee de Forest furent utilisés pendant environ 50 ans. Un tube électronique , également appelé tube à vide ou même lampe, est un composant électronique actif, généralement utilisé comme amplificateur de signal. Le tube à vide redresseur ou amplificateur a été remplacé dans beaucoup d'applications par différents semi-conducteurs, mais n'a pas été remplacé dans certains domaines comme l'amplification de forte puissance ou des hyperfréquences.

1.Filament chauffé par une source électrique auxiliaire. 2.Cathode : chargée négativement. 3.Flux d'électrons se déplaçant de la cathode vers l'anode. 4.Anode : chargée positivement. 5.Courant électrique mesuré dans le circuit. 6.Source de tension permettant de charger positivement l'anode. Principe d'un tube électronique fonctionnant en diode

Principe d'un tube électronique fonctionnant en amplificateur

Les progrès techniques furent spectaculaires notamment dans le domaine militaire pendant la première guerre mondiale. En France, les premières émissions de radiodiffusion eurent lieu vers 1920 notamment à partir de la tour Eiffel. Historique

Le système radar (Radio Detection and Ranging) vit le jour dans les années 1930 par la mise au point d’un nouveau type de source tube micro-onde : le magnétron (il transforme l’énergie cinétique des électrons en énergie électromagnétique) et d’un nouveau type d’antenne micro-onde, le réflecteur paraboloïdal. L’une des premiers installés sur un navire le fut en 1935 à bord du paquebot Normandie. Les bases théoriques et pratiques furent particulièrement développées pendant la seconde guerre mondiale et dans les années 1950.

On les attribue à Willebrod van Roijen Snell ( Hollande ) qui les énonça suivant un fondement géométrique vers 1621 mais on parle généralement des lois de Snell-Descartes puisqu’elles furent toutes deux décrites analytiquement par René Descartes ( France ) en 1637.

Les lois de propagation des ondes lumineuses ont étés établies par James Clerk Maxwell ( Ecosse ) à partir de 1865 mais elles ne furent pas immédiatement étendues aux rayons-x découverts par Wilhelm Conrad Röntgen ( Allemagne ) en 1895. Il s’en suivit les premières mesures de diffraction-x par des cristaux effectuées par Max von Laue ( Allemagne ) vers 1912 et réalisée par Rudolf et Knipping.