memoire magister - Université Ferhat Abbas Sétif

MINISTERE DE L'ENSEIGNEMENT SUPERIEUR ET DE LA RECHERCHE
SCIENTIFIQUE
UNIVERSITE FERHAT ABBAS -SETIF-
UFAS (ALGERIE)
MEMOIRE
Présenté à la Faculté de Technologie
Département d'Electronique
Pour l’obtention du Diplôme de
MAGISTER
Option: Instrumentation
Par
Mr. BOUDJERDA Mounir
THEME
Etude d’un isolateur coplanaire en bande X pour des
applications télécoms
Soutenu le 25/06/2012 devant la commission d'examen :
Mr. N. BOUZIT
Mr. A. MERZOUKI
Mr. F. DJAHLI
Mr. N. BOUROUBA
Professeur à l’université de Sétif
Professeur à l’université de Sétif
Professeur à l’université de Sétif
Maître de conférences à l’université de Sétif
Président
Rapporteur
Examinateur
Examinateur

Remerciements
Ce travail de recherche s’est déroulé à la Faculté des Sciences et de l’Ingénieur de
Sétif au sein du laboratoire du Professeur A. Merzouki.
D’abord, nous remercions Dieu le tout puissant. C’est grâce à lui que nous avons eu
la foie et la force pour accomplir ce travail.
Je tiens à exprimer ma profonde reconnaissance à Mr. A.Merzouki, Professeur à
l’université de Sétif, pour ses précieux conseils, ses incessants encouragements et surtout
sa grande disponibilité tout au long de la réalisation de ce travail. Je le remercie pour la
confiance qu’il m’a témoignée.
J’adresse mes vifs remerciements à Mr N. Bouzit, Professeur et chef de
département d’électronique à l’université de Sétif. Je suis très sensible à l’honneur qu’il
me fait en acceptant de présider le jury de cette mémoire.
Je tiens à exprimer mes plus vis remerciements à Mr F. Djahli, Professeur à
l’université de Sétif, Mr N. Bourouba, Maître de conférences à l’université de Sétif, qui
ont bien voulu mobiliser leur temps et leur compétences pour juger ce travail.
Mes remerciements les plus vifs, vont également à mes parents qui m’ont donné un
environnement idéal durant toute mon enfance et ils m’ont enseigné l’humilité et
l’honnêteté avec lesquelles j’ai essayé de mener à terme ce travail scientifique.
Finalement, je remercie tous les enseignants qui ont participé à ma formation au
département d’électronique et tout le personnel administratif de la faculté des sciences de
l’ingénieur.

SOMMAIRE
Liste des symboles……………….……………………………………………………
Liste des abréviations……………….……………………………………………….
Introduction générale………………………….……………………………………
Chapitre I : Rappel sur les matériaux ferrites
1. Introduction…………………………………………………………………….…
2. Introduction au magnétisme……………………………………….……………. 2
a. Le moment orbital………………..………………………………………………
b. Le moment de spin………………………………………………………………
3. Les différentes classes de matériaux………………………………………….….03
3. 1. Le diamagnétisme……………………………………..………………….…
3. 2. Le paramagnétisme…………………………………………………..………..
3. 3. Le ferromagnétisme………………………………………………………….
3. 4. L’antiferromagnétisme………………………………………………………
3. 5. Le ferrimagnétisme………………………………………………..…………
3. 5. 1. Définition……………………………………………………..……….
3. 5. 2. Les ferrites……………………………………………...……..…………
3. 5. 2. 1. Définition et structure……………………………………..………
3. 5. 2. 2. Les différentes catégories de ferrites……………………..………
a. Les spinelles ferrimagnétiques………………………………………….
b. Les grenats ferrimagnétiques………………………..…………..………
c. Les hexagonaux ferrimagnétiques……………………………...………
3. 5. 3. Elaboration de ferrites massives polycristallins………………….…………
3. 5. 4. Les caractéristiques générales des ferrites ………………………..…….
4. Propagation d’une onde électromagnétique dans un matériau ferrite…………….
4. 1. Précession du moment du spin d’un électron…………………………………
4. 2. Etude du perméabilité magnétique…………………….…………………….
4. 3. Polarisation circulaire du champ……………………………………………..
4. 4. Résonance gyromagnétique (Formule de Kittel)……..………………………
5. La non réciprocité dans les ferrites…………………………………….…..……...
5. 1. Définition………………….………………………………………………….
5. 2. L’effet Faraday………….…………………………………………………….
6. Propagation dans un guide rectangulaire chargé par une plaque de ferrite………
7. Conclusion……………………………………………….…………………….…2
Chapitre II : Dispositifs passifs non réciproques à ferrites
1. Introduction………………………………………………..….…………...……….
2. Les lignes de transmissions planaires ……………………..………………..……….
2. 1. Définition…………………………………………………..…………………
2. 2. Les avantage des lignes de transmissions planaires…..….……...………….
2. 3. Structures des lignes de transmission planaires……….….…….……………
3. Généralité aux multipôles………………………………………....…………..…….
3. 1. Définitions………………………………………………....………………….
3. 2. Les quadripôles…………………………………………….………………….
03
03
03
04
04
05
06
07
08
09
09
09
09
11
11
11
11
12
13
13
14
17
20
24
26
26
27
28
32
I
III
01
33
33
33
33
34
35
35
36

3. 3. Réciprocité et non réciprocité………………………………...…….…..………
3. 3. 1. Définition………………………………………………………..……….
3. 3. 2. Réalisation de la non-réciprocité en hyperfréquences…..………………...
a. Réalisation de la non-réciprocité avec un guide d’onde rectangulaire……....
b. Réalisation de la non-réciprocité avec un guide d’onde circulaire……….…
c. Réalisation de la non-réciprocité avec les lignes TEM………………….………
4. Applications micro-ondes des dispositifs non-réciproques à ferrite…………….…….
4.1. Les déphaseurs……………………………………………………...………..…
4. 1. 1. Définition…………………………………………………..……....……
4. 1. 2. Principe………………………………………………………….….……
4. 1. 3. Les déphaseurs digitaux………….……………………………….………
4. 2. Les circulateurs…………………………………………………………..…….
4. 2. 1. Principe et différentes utilisations……………………….……...........…
4. 2. 2 Les différents types de circulateur ……………………….………..……
a. Le circulateur à déplacement de champ………………………………..…..
b. Le circulateur à effet Faraday…………………………………..................
4. 3. Les isolateurs………………………………………….………………….…...
4. 3. 1. Principe de fonctionnement d’un isolateur…………………………..….
4. 3. 2. Utilisations des isolateurs……………………………………………….
a. Découplage entre le générateur et la charge………..…………….…..….
b. Découplage des étages d'amplification……………..……………………
c. Combinaison de transmetteurs………………………….…………………..
4. 3. 3. Caractéristiques pratiques d'un isolateur ………………………..……….
a. L'isolation…………………………………………….…………............
b. Les pertes d’insertion………………………………….….….…….……
c. Effets non réciproques.…………………………………….………….…
4. 3. 4. Les différents types d'isolateur………………………………........……
4. 3. 4. 1. Isolateur à effet Faraday………………………….……….…..……
4. 3. 4. 2. Isolateurs à déplacement de champ ………………………….………
a. Isolateur à déplacement de champ en guide d’onde rectangulaire……..
b. Isolateur microruban à déplacement de champ…………………………
c. Isolateur slotline à déplacement du champ…………………….……..
d. Isolateur coplanaire à déplacement du champ………….….………….
4. 3. 4. 3. Isolateurs à résonance…………………………….…………………
a. Isolateur à résonance en guide d'ondes rectangulaire………….……...
b. Isolateur triplaque à résonance…………………………………….….
c. Isolateur coplanaire à résonance…………………………………..…
5. Conclusion……………...…………………………………………………..……….
Chapitre III : Etude analytique d’un isolateur coplanaire à résonance
1. Introduction……………………………………………………………………….
2. La structure coplanaire……………………………………………………..……...
2. 1. Etude des composantes du champ électromagnétique d’une ligne
coplanaire ……………………………….…………………………….………
2. 2. Le champ longitudinal………………………………………………………
3. Mise en évidence d’effets non réciproques dans une ligne coplanaire à ferrite……
3. 1. Origine du phénomène………………………………………………………..
3. 2. La constante de propagation…………………………………….…………..
37
37
37
37
38
41
41
41
41
41
42
44
44
45
45
46
47
47
48
48
49
49
49
50
50
50
50
50
52
50
53
54
55
57
57
59
59
61
62
62
63
68
68
69
72