Etude de résonateurs compensés thermiquement et de dispositifs de stabilisation pour oscillateurs micro-onde

par Olivier Vallet

Thèse de doctorat en Sciences pour l'ingénieur

Sous la direction de Vincent Giordano.

Soutenue en 2003

à Besançon , en partenariat avec Université de Franche-comté. UFR des sciences et techniques (autre partenaire) .


  • Résumé

    Ce mémoire présente l'étude et la réalisation d'oscillateurs microondes stables au moyen de résonateurs électromagnétiques à faible sensibilité thermique et d'un circuit de correction. Le premier résonateur consiste en une cavité réalisée en une céramique dont le coefficient de dilatation différentiel s'annule localement à température ambiante, l'ULE. Une méthode de dépôt métallique sur céramiqueà été développée. Notre cavité montre deux points d'inversion, à -5ʿC et à 23ʿC. Le second résonateur est un saphir à modes de galerie, sur lequel on dépose une couche mince de rutile. Les sensibilités à la température de ces deux matériaux se compensent localement dans le résonateur ainsi formé. Celui-ci présente une température d'inversion T0 de 45,7K, avec une sensibilité thermique de 1,2. 10-7 (T-T0) K-1. La présence de rutile affecte peu le coefficient de surtension du résonateur. Nous avons également étudié l'amélioration du circuit avec l'ajout d'un correcteur de fréquence. Nous comparons donc plusieurs méthodes de correction, pour choisir le correcteur de Pound, mieux adapté aux variations à moyen et long terme. Deux oscillateurs corrigés ont été réalisés. On a pu observer une diminution de 30 dB. Rad2/Hz de Sj (100 Hz). L'oscillateur corrigé utilisant le résonateur Saphir-Rutile a montré une stabilité de 2. 10-12 entre 1 et 10 s. Résonateur saphir-rutile et correcteur de Pound ont montré des résultats satisfaisants et sont désormais introduits dans de nouveaux dispositifs.


  • Résumé

    This work consists of the study and realization of stable microwave oscillators by means of low temperature sensitivity microwave resonators and a correction circuit. The first resonator is a cavity made of a ceramic whose differential dilatation coefficient reaches zero at ambient temerature, ULE. An original metal layer deposition technique was developped. The cavity showed two turnover temperatures, -5ʿC and 23ʿC. The frequency curvatures around those temperatures are still quite high. The second resonator is a whispering gallery mode sapphire on which a rutile thin film was deposited. Both materials temperature sensitivities complement each other in the whole resonator. Its turnover temperature T0 is 45,7K, and its temperature sensitivity reaches 1,2. 10-7 (T-T0) K-1. The rutile presence has a very low influence on the Q0 factor. After some frequency correction methods comparison we choosed the Pound corrector, whose results are the best on long-term measurements. Two corrected oscillators were realized. We measured a 30 dB. Rad2/Hz Sj (100 Hz) reduction. The sapphire-rutile corrected oscillator's sy reached 2. 10-12 between 1 and 10 s. Sapphire-rutile resonator and Pound corrector displayed satisfying results and are from now on introduced in new devices.

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Informations

  • Détails : 116 p. ; 30 cm
  • Notes : Reproduction de la thèse autorisée
  • Annexes : Bibliogr. p.109-111

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  • Bibliothèque : Bibliothèque universitaire Sciences - Sport (Besançon).
  • Disponible pour le PEB
  • Cote : BESA.SCI.2003.64
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