Plan de cours

École de technologie supérieure Trimestre : Hiver 2010Département de génie électriqueProfesseur : Ammar KoukiPréalable : ELE412Crédits : 3ELE764 HYPERFRÉQUENCES IIPlan de coursDESCRIPTION SOMMAIRECe cours présente, dans un premier volet, les divers composants et sous-systèmes utilisésdans les domaines de la radiocommunication, les radars et la radionavigation. Cescomposants, actif et passif, sont étudiés et les techniques de base pour leurs conceptionsseront traitées. Les techniques de caractérisation expérimentale des composants sontégalement abordées. Dans le second volet, les principes fondamentaux de la propagationguidée et des structures guidantes dans le contexte de la conception et la réalisation descomposants et sous-systèmes hyperfréquences sont étudiés. Différentes structuresguidantes, tels que les guides rectangulaire et circulaire, les câbles coaxiaux et les lignesimprimées sont étudiées en termes des modes de propagation TEM, quasi-TEM, TE, TMet hybrides. Les structures résonantes en cavités et en lignes imprimées sont aussiabordées.OBJECTIFS− Mise en contexte des applications des systèmes hyperfréquences− Étude des architectures des transmetteurs/récepteurs hyperfréquences− Rappel des notions de base sur les lignes de transmission, l’abaque de Smith etl’adaptation d’impédance− Introduction aux paramètres de répartition (Matrice [S])− Identification des composants et sous-systèmes, étude de leurs fonctions et définitionde leurs caractéristiques en termes de matrice [S]− Initiation aux mesures linéaires et non linéaires des composants hyperfréquences− Étude de la théorie de base des ondes électromagnétiques guidées : modes TEM,quasi-TEM, TE, TM et hybrides− Application de la théorie des ondes guidées à différentes structures :Guides d’ondes rectangulaire et circulaire;Câbles coaxiaux;Lignes en micro-ruban.− Étude du phénomène de résonance appliqué aux cavités et aux résonateurs /2− Conception, fabrication et caractérisation de composants hyperfréquences− Réalisation de chaînes RF complètes de transmission et de réceptionSTRATÉGIE PÉDAGOGIQUEUn (1) cours magistral par semaine. Des travaux dirigés et des exemples seront faits enclasse. Quelques devoirs seront aussi remis aux étudiant(e)s afin de parfaire leursconnaissances théoriques.Quatre (4) heures de laboratoire par deux (2) semaines compléteront le contenu théorique.

2 de 3PLAGIAT ET FRAUDELes clauses du « Chapitre 10 : Plagiat et fraude » du « Règlement des études de1 er cycle » s’appliquent dans ce cours ainsi que dans tous les cours du département degénie électrique.ÉVALUATIONExamen mi-session 30 % Date de l’examen : le mercredi 24 février 2010Examen final 30 %Travaux pratiques 15 %Devoirs 10 %Projet 15 %ABSENCE À UN EXAMEN : Dans les cinq (5) jours ouvrables suivant la tenue de son examen,l’étudiant devra justifier son absence auprès de la Coordonnatrice - Affaires départementales (Génieélectrique) pour un examen durant le trimestre et auprès du Directeur du Service de la gestionacadémique pour un examen final. Toute absence non justifiée par un motif majeur (maladiecertifiée par un billet de médecin, décès d’un parent immédiat ou autre) à un examen, entraîneral’attribution de la note zéro (0).CONTENU (39 HEURES)1. Systèmes hyperfréquences (3 heures)a) Applications des hyperfréquencesb) Allocation du spectre électromagnétiquec) Liaisons micro-ondesd) Transmission et réceptione) Systèmes, sous-systèmes et composantes radiofréquences (RF)f) Architecture des transmetteurs/récepteurs sans fil et des radars2. Rappel des notions de base (6 heures)a) Ligne de transmissionb) Transformation d’impédancec) Abaque de Smithd) Paramètres de répartition (paramètres S )3. Composants hyperfréquences (9 heures)a) Composants passifs (coupleurs, diviseurs, filtres, atténuateurs, déphaseurs,isolateurs, circulateurs, duplexeurs)b) Composants actifs (transistors, diodes, amplificateurs, mélangeurs, détecteurs)c) Circuits balancésd) Composants à ferritee) Magnétronsf) Comportements linéaire et non linéaire des composants4. Mesures des systèmes hyperfréquences (3 heures)a) Analyseurs de réseaux : étalonnage et terme d’erreurb) Mesure des réseaux linéaires (paramètres S )c) Mesure des réseaux non linéaires : harmoniques et intermodulation5. Rappel des notions de base d’électromagnétisme (3 heures)a) Équations de Maxwell, relations constitutives et conditions aux limitesELE764 HYPERFRÉQUENCES II HIVER 2010

) Classification des structures guidantesc) Modes de propagation TEM, quasi-TEM, TE, TM et hybridesd) Caractéristiques de propagation : vitesses, impédances et pertes6. Lignes de transmission : modes TEM et quasi-TEM (4,5 heures)a) Existence des modes TEM et quasi-TEMb) Définition des propriétés d’une ligne de transmissionc) Application à différentes lignes : coaxiale, micro-ruban, coplanaire et triplaquesd) Choix de ligne de transmission : pertes vs capacité en puissance7. Modes TE et TM dans les guides d’ondes (4,5 heures)a) Caractéristique des modes propagésb) Orthogonalité des modesc) Guide rectangulaired) Guide circulairee) Pertes et capacité en puissance8. Structures résonantes (6 heures)a) Condition de résonanceb) Modes résonantsc) Cavités et résonateurs /2d) Pertes et facteur de qualitée) FiltresNOTE : Tous les cours sont d'une durée de 3 heures 30 minutes par semaine.TRAVAUX DE LABORATOIRE ET PROJET3 de 3Conceptions, réalisations et mesures de circuits hyperfréquences à l’aide de « AdvancedDesign System – ADS » et des analyseurs vectoriel et de spectre.− Étude comparative de lignes de transmission.− Conception et réalisation d’un diviseur de Wilkinson.− Conception et réalisation d’un multiplexeur à base de circuits résonnants.− Mesure des circuits réalisés.− Caractérisation linéaire et non linéaire d’amplificateurs de puissance.− Projet de session : réalisation d’une chaîne RF de transmission/réception.RÉFÉRENCES BIBLIOGRAPHIQUESObligatoirePOZAR, David, Microwave Engineering, 3 rd Ed., Addison-Wesley & Sons, 2005.ComplémentairesSTEER, M., Microwave and RF Design, Scitech Publishing, 2010.RADMANSEH, M.M., Radio Frequency and Microwave Electronics Illustrated, PrenticeHall, 2001.COLLIN, R.E., Field Theory of Guided Wave, 2 nd Ed., IEEE Press, 1991.MARCUVITZ, N., Waveguide Handbook, IEEE Press, 1993.ELE764 HYPERFRÉQUENCES II HIVER 2010