Etude et conception d’un étage de mise en forme d’impulsions ultra-large-bande de forte puissance

par Benoît Martin

Thèse de doctorat en Électronique des hautes fréquences et optoélectronique

Sous la direction de Michèle Lalande.

Soutenue en 2008

à Limoges , en partenariat avec Université de Limoges. Faculté des sciences et techniques (autre partenaire) .


  • Résumé

    Le travail présenté dans cette thèse concerne l’étude et le développement d’un étage de mise en forme d’impulsions bipolaires de forte puissance dans le domaine ultra large bande. Ce soussystème est intégré au prototype de source de rayonnement pulsé GIMLI de l’ISL. Le système étudié répond à une exigence sévère de compacité. Il réalise la mise en forme bipolaire d’une impulsion de forte puissance grâce au fonctionnement couplé de deux éclateurs à gaz et d’une ligne Blumlein. L’ensemble est alimenté par un générateur de Marx. La sortie est connectée sur une antenne dédiée. La conception a fait largement appel à la simulation numérique pour dimensionner la ligne Blumlein ainsi que pour identifier et limiter les zones de renforcement de champ dans la structure. Une nouvelle géométrie d’électrode ’dentelée’ est la principale innovation de cette étude. Elle est proposée afin d’optimiser les temps de commutations. Les résultats de mesures montrent l’efficacité du dispositif. Les impulsions bipolaires générées sur 50 W durent 1. 5 ns et leur amplitude pic à pic peut atteindre 427 kV. Un fonctionnement répétitif à 200 Hz a été obtenu au cours d’une campagne d’essais menée avec le CEA sur le site du CESTA. Le prototype GIMLI équipé de la mise en forme étudiée, permet de produire un champ électrique de 5 V/m par volt pic à pic en pied d’antenne.

  • Titre traduit

    Study and design of a high-power ultra-wide-band pulse-fomer


  • Résumé

    This Ph. D. Dissertation presents the study and design of a high-power ultra wide band bipolar pulse forming stage. This sub-system is integrated in the radiation source called GIMLI developed at the ISL. The studied system complies with a strong requirement of compactness. The pulse forming is done thanks to the coupled operation of two gas spark gaps and a Blumlein pulse forming line. It is driven by a Marx generator and the output is connected to a dedicated antenna. The design makes extensive use of the numerical simulations especially for the dimensioning of the Blumlein and to identify and reduce the field enhancement area. New ’jagged’ electrode geometry is the main innovation of this study. It is proposed to optimize commutation times. Measurements show the good performances of the pulse former. The bipolar pulses have a 1. 5 ns-duration and the amplitude can reach 427 kV peak-to-peak on a 50 W resistive load. A repetition rate of 200 Hz has been successfully experienced during tests carried out with the CEA at the CESTA test site. The GIMLI prototype, equipped with the studied bipolar former can radiate a pulsed electric field of 5 V/m per volt on the antenna.

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Informations

  • Détails : 1 vol. (xxviii-161 p.)
  • Annexes : Bibliogr. p. [153]-161

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  • Bibliothèque : Université de Limoges (Section Sciences et Techniques). Service Commun de la documentation.
  • Disponible pour le PEB
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