Conception, optimisation et réalisation d'un mélangeur quasi-optique en ondes millimétriques

par Brigitte Ray

Thèse de doctorat en Électronique

Sous la direction de Jean-François Sautereau.

Soutenue en 1992

à Toulouse 3 .

mots clés

• Filtres électriques
• Filtres numériques (électricité)
• Ondes millimétriques
• Modulation (électronique)
• Dispositifs à micro-ondes
• Radiomètres
• Dispositifs à ondes millimétriques
• Antennes hyperfréquences
• Micro-ondes -- Mesure

Résumé

Ce memoire presente la conception, la realisation et les tests d'un melangeur quasi optique en ondes millimetriques. Ce type de melangeur possede une application potentielle en radiometrie passive pour l'observation de la terre. Sa particularite est de combiner les fonctions antenne de reception et melangeur classique en un seul bloc. Ceci signifie que le signal rf arrive en espace libre sur les composants actifs assurant le melange. Les filtres et l'antenne qui constituent le melangeur, utilisent la technologie planaire avec lignes a fentes couplees gravees sur un substrat dielectrique. Dans ce memoire, les etudes combinees de la propagation et du rayonnement de ce type de lignes sont presentees. L'etude de la propagation est realisee au moyen de la decomposition du champ electromagnetique en modes lse et lsm et de la methode de galerkin. Elle fournit pour les modes pairs et impairs, la constante de propagation, l'impedance caracteristique et le champ electromagnetique. Les deux premieres grandeurs sont utilisees pour dimensionner les filtres coplanaires du melangeur. La connaissance du champ electrique a l'interieur des fentes sert a la conception de l'antenne. L'analyse du rayonnement, faite a partir d'une methode de potentiel vecteur, permet de deduire la resistance de rayonnement de l'antenne ainsi que son diagramme de rayonnement. Enfin, a partir de la modelisation de l'antenne par des lignes a pertes, il est possible de calculer aux frequences d'interet, les impedances vues par les elements actifs (diodes schottky) situes a l'interieur de l'antenne. Ces impedances et les caracteristiques des diodes donnees par le constructeur, permettent de prevoir les pertes de conversion du melangeur au moyen d'une methode d'equilibrage harmonique. La derniere partie de ce memoire est consacree a la realisation et aux resultats experimentaux. Elle met en evidence les performances des filtres et de l'antenne puis celles du melangeur quasi optique complet

Titre traduit

Design, optimization and manufacture of a quasi-optical mixer at millimeter waves

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