Contribution à l’étude de sources micro-ondes de forte puissance à efficacité optimisée et à fréquence variable

Contribution to the study of high power microwave sources with optimized efficiency and variable frequency

• Auteur / Autrice : Yannick Delvert
• Direction : Philippe Lévêque
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Sciences et ingénierie pour l’information
• Date : Soutenance le 15/12/2023
• Etablissement(s) : Limoges
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Sciences et Ingénierie (Limoges ; 2022-)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : XLIM
• Jury : Président / Présidente : Vincent Couderc
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Philippe Lévêque, Jean-Lou Dubard, Laurent Pécastaing, Jean-Christophe Diot, Antoine Chauloux, Richard Cousin
• Jury : Rapporteurs / Rapporteuses : Jean-Lou Dubard, Laurent Pécastaing

Mots clés

Mots clés contrôlés

Antennes hyperfréquences

Faisceaux électroniques

Prototypes

Modèles mathématiques

Amplificateurs microondes

Mots clés libres

Micro-onde de forte puissance (MFP)

Magnétron relativiste efficace

Magnétron relativiste accordable

Antenne forte puissance

Particle-In-Cell (PIC)

High-power microwave (HPM)

Efficient relativistic magnetron

Tunable relativistic magnetron

High-power antenna

Particle-In-Cell (PIC)

Résumé

Le CEA/DAM Gramat possède des moyens permettant la génération de signaux micro-onde de forte puissance (MFP). Ces sources dites relativistes, permettent la conversion d’une forte impulsion de tension en signal électromagnétique intense. Les caractéristiques de ces composants sont déterminantes dans l’impact d’une onde électromagnétique de forte intensité sur un circuit électronique cible. Elles ont cependant des rendements en puissance très faibles, et la capacité d’accord en fréquence est d’autant plus réduite à mesure que le facteur de qualité est important. L’objectif est donc de développer un prototype permettant d’allier au mieux les deux spécificités. Pour valider les travaux de modélisation numérique, la réalisation expérimentale est indispensable. Le prototype a donc été conçu pour être compatible avec le générateur de Marx du démonstrateur CLAIRE (valeur d’impédance d’entrée imposée, dimensions contraignantes, etc.). La réalisation d’un tel prototype nécessite également d’étudier et de développer une antenne adaptée au contexte et aux particularités du sujet (gain maximisé, bande passante et tenue en puissance compatibles avec la source étudiée).

The CEA/DAM Gramat is equipped to generate high-power microwave signals (HPM). These so-called relativistic sources convert a strong voltage pulse into an intense electromagnetic signal. The characteristics of these components are decisive in the impact of a high-intensity electromagnetic wave on a target electronic circuit. However, they have very low power efficiencies, and frequency tuning capability is reduced as the quality factor increases. The aim is therefore to develop a prototype that best combines these two features. To validate the numerical modeling work, experimental realization is essential. The prototype has therefore been designed to be compatible with the Marx generator of the CLAIRE demonstrator (imposed input impedance value, constraining dimensions, etc.). To produce such a prototype, it was also necessary to design and develop an antenna adapted to the context and particularities of the subject (maximized gain, bandwidth and power handling compatible with the source studied).