Resonateurs saphir micro-onde cryogeniques a tres grand coefficient de surtension pour applications metrologiques

par ORSOLA DI MONACO

Thèse de doctorat en Sciences appliquées

Sous la direction de Vincent Giordano.

Soutenue en 1997

à Besançon .

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  • Résumé

    Ce memoire est dedie a l'etude et l'optimisation des performances de resonateurs saphir a modes de galerie pour applications metrologiques. Nous avons mis au point un modele de calcul, base sur une methode de raccordement modal, pour la determination des frequences de resonance et du coefficient de surtension de nos resonateurs. Ensuite, nous avons evalue experimentalement, avec une bonne precision, les composantes du tenseur permittivite relative et la tangente de perte de differents cristaux de saphir. Les valeurs obtenues pour et tg ont ete ensuite utilisees dans notre methode numerique, pour la modelisation des resonateurs a mode de galerie. Cette modelisation nous a permis de concevoir des prototypes de resonateurs a mode de galerie, fonctionnant a des frequences de resonance differentes. Le choix de la frequence de travail a ete effectuee en fonction de leur utilisation. La caracterisation de nos resonateurs a ete effectuee d'abord a temperature ambiante, puis a temperature cryogenique. A 77k, nous avons obtenu des valeurs du coefficient de surtension a vide q#0 de l'ordre de 30 millions. Une des difficultes de ce type de resonateur est la forte densite des modes parasites autour du mode operationnel. Nous avons mis au point une technique de selection modale qui a permis de supprimer ces modes parasites, sans deteriorer les performances de la resonance choisie. Nous avons ensuite utilise nos resonateurs saphir pour la realisation d'un discriminateur de frequence (montage passif) et d'un oscillateur (montage actif). Les mesures effectuees avec ces resonateurs refroidis a t=130k, ont montre des performances en bruit de phase deja interessantes a cette temperature. Le discriminateur a cavite permet en effet d'ameliorer de facon significative le plancher de mesure de bruit de phase d'un oscillateur micro-onde par rapport aux techniques actuellement disponibles. L'oscillateur en transmission realise presente de bonnes performances en bruit de phase : s#(f) = -120db/hz @ 1khz de la porteuse. Ces performances pourront encore etre ameliorees en utilisant les resonateurs saphir a des temperatures plus basses.


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Informations

  • Détails : 134 P.
  • Annexes : 32 REF.

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