Etude et conception d'un étage de mise en forme d'impulsions ultra ...

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7.1 Choix technologiques 7.1.1 Choix de la forme du signal CHAPITRE 7 DIMENSIONNEMENT ET RÉALISATION Dans la famille des impulsions ultra large bande, il existe deux catégories de signaux : les monopolaires et les bipolaires. La figure 7.1 présente ces deux types de formes. A m p litu d e (U A ) 1 ,2 0 ,8 0 ,4 0 ,0 -0 ,4 -0 ,8 -1 ,2 0 ,0 2 ,0 n 4 ,0 n 6 ,0 n 8 ,0 n 1 0 ,0 n T e m p s (s ) M o n o p o la ire B ip o la ire (V /2 ) B ip o la ire A m p litu d e (U A ) 4 ,0 n 3 ,0 n 2 ,0 n 1 ,0 n 0 ,0 1 0 0 M 1 G Figure 7.1 – Comparaison entre les impulsions de type monopolaire (noir) et bipolaire (rouge et vert) dans le domaine temporel (gauche) et fréquentiel (droite). Les propriétés de la forme bipolaire possèdent de nombreux avantages dans le cadre de ce développement. En effet, les courbes de la figure 7.1 mettent en évidence deux points importants : – La valeur moyenne du signal bipolaire est nulle. – Pour une même durée d’impulsion, la répartition spectrale d’un signal bipolaire est plus riche en haute fréquence qu’un signal monopolaire. Le premier point présente un double intérêt pour l’application étudiée. En effet, avec un signal monopolaire, la partie très basse fréquence du spectre ne peut pas être rayon- née : elle se réfléchie en bout d’antenne et retourne vers la source. Ce retour augmente le risque de claquage en entrée d’antenne et participe au rayonnement arrière du système.
Dans le cas d’un signal bipolaire, l’amplitude des retours est très faible puisque les com- posantes basses fréquences du spectre sont quasiment inexistantes. D’autre part, avec une antenne compacte, il n’est pas possible de focaliser efficacement l’énergie contenue dans les basses fréquences. Ce qui est rayonné l’est de façon quasi isotrope. Un signal bipolaire correctement choisi résout le problème car l’amplitude de ce rayonnement est fortement atténuée du fait de l’absence de composante basse fréquence. Enfin, l’absence de valeur moyenne limite l’accumulation de charges résiduelles sur les pales de l’antenne après une série de tirs. Cette charge donne lieu à une tension statique dans le cas d’un signal monopolaire. Or, sur un système manipulable par des opérateurs il est essentiel de réduire les risques d’origine électrique. Les charges doivent être évacuées avant toute manipulation des antennes. Cependant avec une impulsion bipolaire, cette opération est inutile et l’antenne reste manipulable directement par un opé- rateur sans protection. Par ailleurs, l’efficacité d’une mise en forme utilisant des éclateurs peut être altérée si une tension résiduelle trop importante inhibe le claquage en réduisant la différence de potentiel entre anode et cathode. Le deuxième point touche à l’efficacité générale du système. Afin de focaliser le champ électromagnétique qu’elle rayonne, une antenne doit posséder une ouverture de grande dimension devant les longueurs d’ondes équivalentes des signaux d’excitations. Une impulsion bipolaire, riche en hautes fréquences, permet d’optimiser les niveaux de champs rayonnés dans l’axe ainsi que la directivité générale du dispositif tout en conser- vant des dimensions plus réduites que celles nécessaires avec un signal monopolaire. Les impulsions bipolaires possèdent des avantages importants en terme de sécurité et sont bien adaptées à la problématique du rayonnement par des antennes de taille réduite. C’est pour ces raisons que la forme bipolaire est retenue pour le système GIMLI. 7.1.2 Choix de la mise en forme d’impulsion Dans la section 5, deux méthodes de mise en forme bipolaires ont été détaillées. La ligne à onde gelée semble plus simple dans son principe et dans sa structure que la so- lution à ligne Blumlein. En effet, une seule ligne de transmission est nécessaire dans la partie ’conversion’ du circuit. Par contre, ce type de mise en forme n’est efficace que 93
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