micro-ondes problemes et exercices avec solution resume

MICRO-ONDES
PROBLEMES ET EXERCICES
AVEC SOLUTION
M. AUBES
I. CHENERIE
P.-F. COMBES
J. GRAFFEUIL
LOPES
J.–F. SAUTEREAU
A.
RESUME
Ce recueil d'exercices et de problèmes traite des sujets correspondant aux
micro-ondes. Il comporte non seulement des énoncés classiques comme les
guides d'ondes, les lignes TEM, le diagramme de SMITH et l'adaptation mais
aussi des thèmes moins souvent abordés malgré leur importance tels que
les antennes et la propagation en espace libre, les circuits passifs
réciproques et non réciproques, les
circuits actifs linéaires et non linéaires.
Au total, ce sont 50 problèmes avec solution détaillée et 46 exercices avec
abrégé de solution qui permettront au lecteur d'approfondir les sujets de
cours, d'enrichir ses connaissances et de s'exercer dans la recherche d'une
solution adéquate.
L'ouvrage s'adresse à un large public tant en formation initiale (IUT, licences
et maîtrises d'EEA, de télécommunications, de physique; écoles d'ingénieurs) qu'en formation continue pour les ingénieurs et
cadres techniques du secteur des micro-ondes.
Il pourra aussi être utilisé avec profit pour compléter le cours publié par ailleurs dans les trois livres suivants:
LES ONDES METRIQUES ET CENTIMETRIQUES : GUIDES, CIRCUITS PASSIFS, ANTENNES par P.F. Combes
TRANSMISSION EN ESPACE LIBRE ET SUR LES LIGNES par P.F. Combes
COMPOSANTS, DISPOSITIFS ET CIRCUITS, ACTIFS EN MICRO-ONDES par P.F. Combes, J. Graffeuil et J.-F. Sautereau
TABLE DES MATIERES
PARTIE – I
LIGNES ET GUIDES D'ONDES
P.1
P.2
P3
P.4
P5
P.6
P.7
P.8
P9
P.10
Ondes électromagnétiques dans un milieu conducteur
Etude d'une ligne comme une succession de quadripôles
Dimensionnement d'une ligne microruban
Ligne en régime impulsionnel - Méthode graphique pour déterminer-le régime permanent
Puissance transportée en guides standard et surdimensionné
Lignes de courant dans un guide métallique rectangulaire
Guide diélectrique plan
Etude d'une cavité résonnante ouverte par l'optique géométrique
Coefficient de qualité lié aux pertes ohmiques dans les parois d'une cavité fermée
Etude d'un résonateur ouvert par la résolution de l'équation d'Helmholtz
2
5
8
11
14
17
20
27
31
33
E.1
E.2
E.3
E.4
E5
E:6
Détermination des constantes primaires et secondaires d'une ligne coaxiale
Relation entre la puissance transmise et le rapport d'ondes stationnaires
Résonateur coaxial
Equivalence entre tronçon de ligne et circuit résonnant
Mesure des caractéristiques d'un câble téléphonique
Guide d'ondes métallique à section carrée ou triangulaire
37
39
40
42
45
46
E.7
Dimensionnement d'un guide rectangulaire
47
E.8
E.9
E.10
E.11
E.12
Bande passante d'un guide rectangulaire"
Recherche des modes propagatifs dans un guide rectangulaire
Mesure d'une constante diélectrique
Coefficient de qualité propre d'une cavité ouverte
Polarisation circulaire du champ magnétique
48
50
51
53
55
E.12
PARTIE – Il
P.1
P.2
P.3
P.4
P.5
P.6
P.7
P.8
E.1
E.2
E.3
E.4
E.5
.
E.6
E.7
E.8
Polarisation circulaire du champ magnétique
55
SOURCES RAYONNANTES – ANTENNES PROPAGATION EN ESPACE LIBRE
Etude du rayonnement par ondes sphériques d'un doublet et d'un dipôle
Calcul approché de l'impédance d'entrée d'un dipôle
demi-onde dont les tiges ont une épaisseur finie
Etude des divers types de rayonnement d'un réseau linéaire de sources isotropes
Loi d'éclairement. rayonnement axial, gain et facteur de gain d'un paraboloïde
Paraboloïde à découpe elliptique: focale. gain. Tache de diffraction. Rayonnement
du cornet primaire
Antenne Cassegrain - Gain. Calcul des focales Influence du réflecteur auxiliaire
sur le rayonnement
Influence d'une plaine et d'une montagne sur une liaison. Phénomènes de réflexion
et de diffraction
Liaison Terre - Satellites Telecom'1 et TDF 1 Caractéristiques des antennes de réception
58
Gain et résistance de rayonnement du doublet
Gain d'un alignement continu de sources équiphases
Rayonnement d'un guide d'ondes à fentes longitudinales
Gain des ouvertures rayonnantes planes. Facteur de gain lié à la loi d'éclairement
Caractéristiques de rayonnement et dimensions d'un cornet pyramidal éclairant
un réflecteur
Antenne paraboloïdale : Gain – Rendement Directivité - Focale - Tache focale
Puissance et champ rayonnés par un émetteur de TV Antenne de réception. Perte
due à la liaison avec le récepteur
Equation et bilan d'une liaison Radar. Surface équivalent Radar et calcul de la portée
80
81
83
85
61
64
67
70
72
75
78
87
89
90
91
PARTIE – III
UTILISATION DE L'ABAQUE DE SMITH
P.1
P.2
P.3
P.4
P.5
P.6
P.7
P.8
Adaptation et transfert de puissance
Adaptation par lignes quart d'onde. Largeur de bande d'adaptation
Opérations élémentaires sur le diagramme de Smith
Détermination d'une impédance de charge
Adaptation
Adaptation par élément discret et tronçon de ligne
Adaptation par iris
Adaptation pour un générateur d'impédance interne complexe
94
96
99
104
108
113
115
118
E.1
E.2
E.3
E.4
E.5
E.6
E.7
Admittance d'entrée de deux tronçons parallèles
Déplacement sur une ligne à pertes
Détermination de l'admittance d'un oscillateur
Impédance d'entrée d'un guide en fonction de l'enfoncement d'un plongeur
Adaptation à un stub : changement de fréquence
Adaptation par un stub chargé par une self
Adaptation par un tronçon l./8 et un tronçon l./4
120
121
122
122
124
125
126
PARTIE – IV
P.1
CIRCUITS PASSIFS
P.6
P.7
P.8
Matrice S du combineur- diviseur de puissance Wilkinson par la méthode
des modes pair et impair
Plans principal et anti-principal d'un hexapôle sans perte et réciproque
Matrice S de l'anneau hybride par la méthode des modes pair et impair et les matrices
de chaîne
Isolateur et déphaseur non réciproque pour fortes puissances en guide rectangulaire
Isolateur millimétrique à rotation de polarisation non réciproque en guide
circulaire chargée de ferrite
Multiplexeur de canaux de télévision à coupleurs 3 dB et longueurs de ligne
Mesure du coefficient de transmission d'une cavité remplie de gaz
Calcul des éléments d'un filtre passe-bas
E.1
E.2
Etude de quelques hexapôles par la matrice S
Mesure des paramètres d'un coupleur directif à l'aide d'un atténuateur calibré
156
Utilisation en réflectométrie
Réalisation d'un dispositif sommateur différentiateur
Réalisation d'un diviseur de puissance' continûment variable
Réalisation d'un déphaseur adapté variable à l'aide d'un coupleur 3 dB et de
lignes court-circuitées
Etude du duplexeur radar à C3dB et tubes TR
Réalisation d'un circulateur à 4 voies
Réalisation de filtres passe bande en technologie guide d'ondes
Résonateur diélectrique cylindrique
157
159
160
P.2
P.3
P.4
P.5
E.3
E.4
E.5
E.6
E.7
E.8
E.9
130
133
136
140
146
149
151
153
161
163
164
166
168
PARTIE – V
CIRCUITS ACTIFS
P.1
P.2
P.3
P.4
P.5
Atténuateur non réciproque à diode PIN
Self-inductance active à base de transistors micro-ondes
Calcul des paramètres S d'un dispositif à partir de son schéma équivalent électrique
Atténuateur adapté au moyen de deux transistors micro-ondes à effet de champ
Principaux circuits d'adaptation réactifs utilisés dans les amplificateurs micro-ondes
à état solide et leur comportement en fonction de la fréquence
P.6
Calcul des paramètres S et du gain disponible d'un transistor micro-onde à partir de
son schéma équivalent électrique
P.7 Utilisation des transistors à effet de champ micro onde dans des configurations
non conventionnelles du type drain commun ou grille commune
P.8
Facteur de bruit et théorème de Friis dans une chaîne d'amplification
P.9
Modélisation du fonctionnement optimum d'un oscillateur
P.10
Etude d'un discriminateur
P.1I
Détecteur de phase
P.12
Etude d'un oscillateur
P.13
Système de mesure de bruit d'un oscillateur
P.14
Etude d'un mélangeur équilibré à diodes Schottky
P.15
Mise en équations d'un klystron amplificateur à deux cavités - Détermination de ses performances
P.16
Phénomène de non-linéarité dans un amplificateur à TOP
172
174
177
179
E.1
E.2
E.3
E.4
E.5
220
220
221
222
E.6
E.7
E.8
E.9
E.10
E.11
Variation de capacité dans un varactor
Transformation par réseau actif en T
Calcul des gains et de la stabilité d'un transistor à partir de ses paramètres S
Gain disponible d'un transistor
Calcul du facteur de bruit d'un amplificateur connaissant les paramètres de bruit du
Transistor dont il est constitué
Point de compression à 1 dB
Index de bruit MA
Index de bruit MF
Modélisation d'un diviseur de fréquence analogique regénératif
Caractéristiques de la structure à retard d'un tube à ondes progressives
Puissance de sortie
Fréquence de fonctionnement et rendement d'un magnétron
BIBLIOGRAPHIE
TOP
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