les guides d’ondes circulaires
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BELKADI Omayma OUALLA Soumia
Les Guides D’ondes Circulaires
Encadré par: Mme. CHAHBOUN Noha
17/04/2023
Plan
1. Le guide d’ondes Circulaires
2. Antenne: CANTENNA
3. Cantenna et le guide d’ondes circulaires
4. Outils Informatiques
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1.
Le Guide D’ondes Circulaires
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Le guide d’ondes Circulaires
Le terme guide d'onde désigne une enveloppe conductrice sans pertes (donc un conducteur parfait) dans lequel se propage une énergie électromagnétique
Le guide d’ondes circulaires a des très intéressantes propriétés électriques. Il offre une atténuation plus faible que d'autres guides d'ondes et capable de fonctionner à double polarisation.
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Le guide d’ondes Circulaires
Etudions d'abord comment se comporte une onde électromagnétique au voisinage d'un conducteur parfait.
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Le guide d’ondes Circulaires
l'angle d'incidence est égal à l'angle de réflexion
l'angle d'incidence est égal à l'angle de réflexion
la direction de propagation de
l'onde incidente et la direction de propagation de l'onde réfléchie sont dans un même plan
perpendiculaire au plan du conducteur
la direction de propagation de
l'onde incidente et la direction de propagation de l'onde réfléchie sont dans un même plan
perpendiculaire au plan du conducteur
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l'onde qui arrive sur un conducteur
parfait va être réfléchie, et
cette réflexion se fera sans
perte
l'onde qui arrive sur un conducteur
parfait va être réfléchie, et
cette réflexion se fera sans
perte
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Le guide d’ondes Circulaires
Si on place l'un en face de l'autre, deux plans conducteurs, l'onde va être réfléchie d'un plan
sur l'autre et elle va se propager.
C'est le principe du guide d'onde
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Le guide d’ondes Circulaires
Le régime de propagation dans une tige de section circulaire est une association d’un mode TE et d’un mode TM.
Il y a un nombre infini de manières par lesquelles les champs électriques et magnétiques peuvent s'ordonner dans un guide d'ondes pour des fréquences au-dessus de la fréquence de coupure basse. Chacune de ces Configurations de champ s'appelle un mode
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Le guide d’ondes Circulaires
Les modes peuvent être séparés en deux groupes
généraux
TM
(transverse magnétique), a un champ magnétique entièrement
transversal à la direction de
propagation mais une composante
du champ électrique dans la
direction de la propagation.
TE
(transverse électrique)
a un champ électrique
entièrement transversal mais une composante
de champ magnétique
dans la direction de la
propagation
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Le guide d’ondes Circulaires
Les modes fondamentaux d’un guide d’ondes circulaires sont, en mode TE : TE11 et TM01 en mode TM
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2.
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Antenne: CANTENNA
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Antenne: CANTENNA
Une antenne peut être d’émission ou de réception:
Une antenne d’émission est un dispositif qui assure la
transmission de l’énergie entre un émetteur et l’espace libre où
cette énergie va se propager.
Réciproquement, une antenne de réception est un dispositif qui assure la transmission de
l’énergie d’une onde se propageant dans l’espace à un
appareil récepteur.
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Antenne: CANTENNA
Les antennes servent pour communiquer sur des grandes distances, car les communications sur petites distances sont moins
coûteuses avec l’emploi de câbles ou de guides d’ondes.
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Antenne: CANTENNA
L’antenne RicoréeLe nom Cantenna est dérivé de «
Can-Antenne ».
Un Cantenna est simplement un guide d'ondes cylindrique à
extrémité, construit à partir de boîtes de conserve largement
disponibles.
Le diamètre des boîtes disponibles au niveau national prend en charge la propagation de guide d'ondes à
des fréquences de l'ordre de quelques GHz.
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Antenne: CANTENNA
Sa fréquence de fonctionnement facile et optimale centré à 2,4 GHz (qui est utilisé dans les réseaux sans fil Wi-Fi) elle est construit
localement par des armatures pour étendre la plage de leur connexion sans fil, atteignant parfois à un maximum de 6 à 7km.
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Antenne: CANTENNA
Notez que ce ne sont pas toutes les boîtes de conserves qui peuvent être
utilisées pour construire ce type antenne. Certaines contraintes dimensionnelles
s’appliquent.La longueur et le diamètre optimal pour une fréquence particulière peuvent être
calculés à l'aide des fonctions mathématiques qu’on va aborder
Antenne: CANTENNA
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Pour fabriquer notre antenne nous avons besoin de connaître les longueurs suivants:
D Le diamètre de la boiteL la longueur de la boite égale à
Lo Lo (mm) = 300 / F (GHz)Lc Lc (mm) = 1.706 x D (mm)
Lg Lg =
correspondant à la longueur totale de la sonde à partir de la base de la boite ricoré donc comprenant une partie du connecteur N
la distance séparant le fond de la boite et la tige de métal
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Antenne: CANTENNA
La figure suivante montre explicitement ces dimensions:
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Antenne: CANTENNA
La construction n’exige que les composants suivants:
Boite de conserve
Connecteur de Type N- femelle à
visser
Wifi USB-Adapter
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Antenne: CANTENNA
Câble Pigtail RG58, avec connecteurs N-male vers RP-SMA
Fil de cuivre
Et Voici la démarche de réalisation:
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Antenne: CANTENNA
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Antenne: CANTENNA
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3.
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Cantenna et le guide d’ondes circulaires
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Cantenna et le guide d’ondes circulairesUn guide d’onde qui est fermée à une des extrémités agit de la même manière qu’un câble coaxial fermé. Le signale entrant se
reflète à partir du fond en métal.
Il se forme alors une onde dans le guide,
plus longue que l’onde dans le vide
puisque l’onde "rebondit sur les
bords pour avancer"
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Cantenna et le guide d’ondes circulaires
Le facteur atténuation est très important, en effet une onde n’est pas envoyées à l’infini, plus on va s’éloigner de la source plus la
qualité du signal diminuera, le phénomène en cause est la dispersion spatiale, qui s’applique lui aussi à la lumière.
L’atténuation peut être représentée de cette manière:
La densité de puissance au flux en A sera plus importante qu’en
B ou C et ainsi de suite.
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4.
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Outils Informatiques
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Outils Informatiques
Calculatrice des Longueurs
La calculatrice en JavaScript nous
calcule les longueurs Lo, Lc et Lg qu’on vient de citer précédemment
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Outils InformatiquesHFSS
C'est un logiciel de simulation électromagnétique qui étudie des structures complexes en trois dimensions en simulant ces structures et
en proposant des visualisations claires des résultats en 2D et en 3D.
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Outils Informatiques
HFSS est utilisé essentiellement pour les expérimentations et les études de systèmes
fonctionnant en hautes fréquences, il est exploité notamment pour calculer les paramètres S, les
fréquences de résonnances ainsi que les champs électromagnétiques.
HFSS s’appuie sur la méthode numérique fréquentielle des éléments finis
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Outils Informatiques
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Outils InformatiquesUne fois la
simulation est finie, on peut consulter
les résultats obtenus.
On choisit le type
du rapport de résultat
(paramètres S, Radiation, ..) et son format d'affichage (rectangulaire, sur l'abaque de Smith,
polaire,…).
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Conclusion
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Conclusion
les guides d'ondes circulaires sont en principe ceux qui présentent le moins de pertes.
Ils permettent également de faire véhiculer deux signaux à polarisation orthogonale dans le même
guide.
Toutefois la maîtrise requise pour garder les champs électriques et magnétiques bien perpendiculaires est
très délicate.
C'est pourquoi on leur préfère les guides rectangulaires ou elliptiques.
BELKADI Omayma OUALLA Soumia
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