En technologie guide D`onde magnétisé au

UNIVERSITÉ DE MONTRÉAL
CONCEPTION D’UN CIRCULATEUR HYPERFRÉQUENCE À 3-VOIES
EN TECHNOLOGIE GUIDE D’ONDE MAGNÉTISÉ AU-DELÀ DE LA
LIGNE DE KITTEL
MAHFOUD HOCINE
DÉPARTEMENT DE GÉNIE ÉLECTRIQUE
ÉCOLE POLYTECHNIQUE DE MONTRÉAL
MÉMOIRE PRÉSENTÉ EN VUE DE L’OBTENTION
DU DIPLÔME DE MAÎTRISE ÈS SCIENCES APPLIQUÉES
(GÉNIE ÉLECTRIQUE)
AVRIL 2010
© MAHFOUD HOCINE, 2010.

UNIVERSITÉ DE MONTRÉAL
ÉCOLE POLYTECHNIQUE DE MONTRÉAL
Ce mémoire intitulé
CONCEPTION D’UN CIRCULATEUR HYPERFRÉQUENCE À 3-VOIES
EN TECHNOLOGIE GUIDE D’ONDE MAGNÉTISÉ AU-DELÀ DE LA
LIGNE DE KITTEL
Présenté par: HOCINE Mahfoud
en vue de l’obtention du diplôme de : Maîtrise ès sciences appliquées
a été dûment accepté par le jury d’examen constitué de :
M. WU Ke Ph.D, président
M. AKYEL Cevdet, D.Sc.A., membre et directeur de recherche
M. CALOZ Christophe, Ph. D., membre

III
DÉDICACE
À la mémoire de mon cousin Abdnour

IV
REMERCIEMENTS
Je tiens à remercier toutes les personnes qui ont, par leur concours direct ou indirect, soutenu les
travaux réalisés dans ce mémoire.
Je remercie chaleureusement mon directeur de recherche, le professeur Cevdet Akyel, pour avoir
accepté de diriger ce projet de recherche et de m’avoir accompagné tout au long de sa réalisation
avec beaucoup d’intérêt et de disponibilité.
Mes remerciements vont également au professeur Ke Wu pour avoir accepté de présider le jury,
ainsi que le professeur Christophe Caloz pour avoir accepté de siéger dans le jury en qualité de
membre examinateur.
Je tiens à remercier le management d’Apollo micro-ondes pour avoir financé ce projet et pour
m’avoir permis de publier les résultats qui sont souvent classés confidentiels. Je remercie
également l’équipe d’ingénierie d’Apollo micro-ondes, et plus particulièrement Marco Caplin,
William D’Orazio et Bill Tsounis, pour les nombreuses discussions que nous avons eues.
Je ne peux oublier non plus de remercier tout particulièrement le professeur Joseph Helszajn de
Heriot-watt University, pour les nombreuses discussions que j’ai eu le privilège d’avoir avec lui
et pour ses inestimables conseils et remarques. J’exprime en particulier à ce dernier ma
chaleureuse amitié et qu’il trouve ici l’expression de mon immense reconnaissance.
Pour mon père, l’éternel étudiant, je lui dis merci pour tout son soutien et ses encouragements
ininterrompus pendant toutes mes années d’études et de carrière professionnelle. Je remercie
aussi ma mère pour son soutien et son affection.
Enfin, j’ai une tendre pensée pour ma femme et ma petite Sarah. Ces années de travail intensif
auraient été bien plus difficiles sans leur soutien, qu’elles soient remerciées de leurs
encouragements et de leur affection tout au long de ces années.

V
RÉSUMÉ
L’objectif de ce projet est de concevoir un circulateur micro-ondes très stable en température qui
sert à protéger un amplificateur de haute puissance d’une station radar opérant dans la bande de
fréquence de 1.2-1.4 GHz. L’amplificateur en question est un “Klystron” capable de générer un
pulse pouvant atteindre 80 KW. La température de l’environnement d’exploitation de cette
station terrestre varie de -40ºC à 80ºC.
Dans de ce mémoire deux régions de magnétisations sont séparément exposées afin de mettre en
relief leurs propriétés particulières. Ainsi, les paramètres de conceptions relatifs aux régions de
magnétisations situées à gauche et à droite de la résonance de Kittel sont d’abord donnés de façon
théorique, par la suite, ils sont utilisés de façon pratique pour la conception du circulateur en
technologie guide d’onde. Les résultats pratiques de cette étude sont ensuite présentés pour
apprécier la différence fondamentale entre les deux approches ainsi que la robustesse en termes
de stabilité en température que la magnétisation au-delà de la résonance de Kittel apporte au
dispositif conçu. Bien que cette dernière magnétisation soit bien exploitée en industrie, dans la
conception des circulateurs « drop-in », il en demeure pas moins que cette polarisation reste
beaucoup moins documentée que la magnétisation conventionnelle, c’est à dire, la magnétisation
entre la résonance principale et la résonance subsidiaire.
La pertinence de cette solution est évaluée par les tests en température et en puissance. Enfin, à la
lumière des résultats de ce mémoire, une nouvelle étude à explorer est proposée pour
l’amélioration de la puissance soutenue, les pertes par insertions et la réduction des dimensions
mécaniques des circulateurs à 4-voies à décalage de phase.