Soutenance mémoire
Lorsqu’on applique un champ électromagnétique à la matière, et qu’on veut étudier les modifications de la matière dues au champ électromagnétique, il est nécessaire de connaître l’intensité du champ électromagnétique réellement appliqué . De même, quand on construit les applicateurs, on ne sait pas toujours calculer la distribution du champ électromagnétique que le générateur impose dans l’applicateur, surtout en présence d’un produit dont la permittivité évolue au cours de son traitement.
La façon la plus simple de mesurer un champ électromagnétique est de disposer une antenne dipolaire ou circulaire et d’alimenter une diode détectrice. La principale difficulté est alors de transmettre l’information, en général la tension détectée, à un système de mesure extérieur, sachant que les fils métalliques modifient la distribution du champ électromagnétique. En dépit des nombreuses études qui ont été menées sur ce sujet par H. Bassen[1][21, T. E. Batchman[3], E. L. Bronaugh[4], et D. HilH5] aucune solution définitivement satisfaisante n’a été proposée. La solution la plus élégante est d’appliquer la méthode de mesure de la diffusion modulée étudiée par J. C. Bo}omey[6j[7J[8], R. F. Harringtonf9J, K. Hu[lOJ, K. Iizuka[ll], et R. J. Kingf12H13H14][15J, J. H. Richmondl16l , et d’utiliser un diffuseur modulé par un faisceau lumineux comme l’ont déjà décrit J. V. Hajnall 17J, et G. Hygatd .
On place à l’endroit où l’on veut mesurer J’intensité du champ électromagnétique un capteur constitué d’un phototransistor dont les fils de connexion forment une antenne. Le phototransistor reçoit de la lumière modulée à 1 kHz via une fibre optique plastique. Le capteur produit une onde réfléchie qui varie avec l’éclairement du phototransistor. L’onde modulée réfléchie est déviée par le circulateur et appliquée à la voie signal d’un double mélangeur équilibré, dont la voie référence est alimentée directement par le générateur microonde. Les signaux de sortie V 1 et V2 sont amplifiés et détectés en synchronisme avec la modulation à 1 kHz. Les tensions continues obtenues W 1 et W2 sont fonction de l’intensité du champ électromagnétique régnant dans le guide, et de sa phase.
La liaison du capteur avec l’extérieur par une fibre optique fait qu’elle ne modifie pas le champ électromagnétique[ 19J, comme les fils métalliques en pertuberaient la distribution. Le champ électromagnétique régnant dans le guide provient d’un générateur HP 8350A, par l’intermédiaire d’un atténuateur, et d’un circulateur. Le générateur délivre une onde électromagnétique dont la puissance maximale est 16 dBm entre 1,8 GHz et 4,26 GHz, Tous les résultats expérimentaux ont été obtenus à la fréquence de 2450 MHz .
Le double mélangeur équilibré modèle 250126 est fabriqué par ANAREN. Il peut fonctionner pour des fréquences de 2 à 4 GHz, la puissance de la voie référence doit être comprise entre +9 dBm et +13 dBm. Son principe de fonctionnement et ses caractéristiques sont donnés dans le paragraphe B-6, Le circulateur est de la marque MARCONI Fl152-12.
Deux montages ont été successivement utilisés pour évaluer les performances du capteur. Dans le premier montage, le capteur est solidaire d’une charge adaptée dont le déplacement est assuré dans le guide rectangulaire standard par un moteur pas à pas, commandé par l’ordinateur. L’onde électromagnétique parvenant au capteur a une amplitude constante et une phase qui dépend linéairement du déplacement du capteur et de la charge adaptée. Dans le second montage, le capteur est fixe dans le guide et un piston de court-circuit situé derrière le capteur est déplacé automatiquement par le moteur pas à pas. Le capteur voit un champ électromagnétique dont J’amplitude est une fonction sinusoïdale du déplacement du piston de court-circuit et dont la phase varie linéairement avec la position du piston.
La méthode de la diffusion modulée a été largement utilisée précédemment pour relever le diagramme de rayonnement des antennes en champ proche . On sait qu’il y a lieu de distinguer deux montages . Le premier montage est dit monostatique. L’antenne étudiée est également utilisée pOUf recevoir le signal réfléchi par le capteur. Dans le deuxième montage dit bistatique, on utilise une antenne auxiliaire qui reçoit le signal réfléchi.
Ces deux montages se distinguent par leur réponse indépendamment du fonctionnement linéaire ou quadratique du recepteur utilisé. Dans le prémier cas, la réponse du système est proportionnelle au carré du champ électrique vu par le capteur. Dans le second cas la réponse du système est proportionnelle au champ électrique. Cette distinction se retrouve au niveau de l’utilisation du montage que nous présentons. Si le champ électrique vu par le capteur varie parce qu’on fait varier l’atténuateur placé avant le circulateur, la réponse du systéme de mesure est proportionnelle aux variations du champ vu par le capteur. Si au contraire on déplace le capteur en maintenant constante la distribution du champ électrique, la réponse du système de mesure est proportionnelle au carré du champ électrique vu par le capteur.
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Table des matières
INTRODUCTION
A-METHODE DE LA DIFFUSION MODULEE.
1- Description générale du montage.
2 – Fonctionnement.
a- Capteur solidaire d’une charge adaptée coulissante.
b- Capteur fixe devant un piston de court-circuit mobile.
B- ETUDE DES CIRCUITS ELECTRONIQUES.
1- Description des amplificateurs détecteurs synchrones.
2- Description du circuit modulateur du phototransistor.
3 – Etude du fonctionnement du modulateur microonde.
4- Comparaison du fonctionnement du phototransistor en basse fréquence.
5 – Etude du fonctionnement non linéaire du phototransistor.
6- Fonctionnement et isolation du double mélangeur équilibré.
C- MESURE VECTORIELLE DU CHAMP ELECTRIQUE DANS UN GUIDE DEVANT UNE CHARGE ADAPTEE
D- :MESURE VECTORIELLE DU CHAMP ELECTRIQUE DANS UN GUIDE DEVANT UN COURT-CIRCUIT MOBILE.
1- Résultats des mesures avec un capteur mono-directionnel.
2- Résultats des mesures avec un capteur tri-directionnel.
3 – Linéarité de l’amplitude des tensions en fonction du champ électrique.
E- EXEMPLES D’APPLICATION DE LA MESURE DU CHAMP ELECTRIQUE.
1- Cavité résonante.
2- Champ dans une antenne.
F- INFLUENCES DES MODULATIONS EN AMPLITUDE ET EN FREQUENCE DU
GENERATEUR
CONCLUSION
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