Cavité de type klystron pour des dispositifs microondes

Klystron type cavity for microwave devices

• Auteur / Autrice : Anoumou Apedjinou
• Direction : Dominique Cros, Valérie Madrangeas
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Electronique des hautes fréquences, photonique et systèmes
• Date : Soutenance le 18/03/2019
• Etablissement(s) : Limoges
• Ecole(s) doctorale(s) : Sciences et Ingénierie des Systèmes, Mathématiques, Informatique
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : XLIM
• Jury : Président / Présidente : Thierry Monédière
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Emmanuel Perrin, Nicolas Picard, Laure Huitema
• Jury : Rapporteur / Rapporteuse : Vincent Laur, Hervé Aubert

Mots clés

Mots clés contrôlés

Permittivité

Cavités résonnantes (microondes)

Mots clés libres

Cavité klystron

Caractérisation de matériaux

Permittivité complexe

Hyperfréquence

Klystron cavity

Characterization of materials

Complex permittivity

Microwave

Résumé

Les propriétés électriques des matériaux sont des données indispensables dans les phases de conception de circuits micro-ondes. Ainsi, de nombreuses méthodes ont été mises au point en s’appuyant sur des mesures de paramètres «S», pour les systèmes de transmission-réflexion, ou de fréquences de résonance, pour les méthodes résonantes. Chacune d’entre elles présente des caractéristiques adaptées à un type de géométrie d’échantillon, à une bande de fréquence d’analyse, à une précision des résultats souhaitée... Dans tous les cas, les dimensions de l’échantillon doivent être au moins de l’ordre de grandeur de la longueur d’onde et donc, les caractérisations deviennent impossibles aux basses fréquences pour des échantillons de petites tailles. Un autre inconvénient de ces méthodes est qu’il est obligatoire de connaître parfaitement l’épaisseur de l’échantillon pour déterminer avec précision les caractéristiques électriques du matériau. L’objectif de ce travail de thèse a donc consisté à mettre au point une nouvelle méthode de caractérisation en s’appuyant sur une cavité de géométrie particulière. Celle-ci permet des mesures basses fréquences pour des dimensions très inférieures à la longueur d’onde. Avec un système de couplage original, nous avons pu également obtenir une réponse en transmission particulière, caractérisée par une fréquence de résonance et une fréquence d’antirésonance. Par rapport aux méthodes classiques qui ne travaillent que sur la fréquence de résonance, cette double information permet de déterminer à la fois la permittivité du milieu mais également l’épaisseur de l’échantillon.

The electrical properties of the materials are essential data in the design phases of microwave circuits. Thus, many methods have been developed based on ''S'' parameter measurements, for transmission-reflection systems, or resonance frequencies, for resonant methods. Each of them has characteristics adapted to a type of the samplegeometry, to the frequency band of analysis, to a desired precision of the results... In all the cases, the dimensions of the sample must be at least of the order of the wavelength and therefore the characterizations become impossible at low frequencies for samples of small sizes. Another disadvantage of these methods is that it is mandatory to know perfectly the thickness of the sample to accurately determine the electrical characteristics of the material. The objective of this thesis work was therefore to develop a new method of characterization based on a cavity of particular geometry. This allows low frequency measurements for dimensions much smaller than the wavelength. With an original coupling system, we have also been able to obtain a particular transmission response, characterized by a resonance frequency and an antiresonance frequency. Compared to conventional methods that only work on the resonant frequency, this double information makes it possible to determine both the permittivity of the medium but also the thickness of the sample.