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

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ligne coaxiale de 50 Ω. Cette section est remplie de PFPE assurant l’isolation électrique. Pour réduire la quantité de liquide nécessaire au remplissage, des blocs de PTFE sont emmanchés sur le conducteur central. Les deux matériaux sont de même permittivité relative, il n’y a donc aucun problème de réflexion aux interfaces. Le PTFE étant beau- coup moins onéreux que le liquide PFPE, cette technique représente une économie assez importante. Deux générateurs de Marx ISL différents sont utilisés pour les essais. Les caractéris- tiques des Marx sont reportées dans le tableau 8.1 . Caractéristique Marx rouge Marx gris Nombre d’étages 12 7 Capacité d’un étage 11 nF 11 nF Résistance de charge 2 x 30 kΩ 2 x 30 kΩ Tension de charge 12 kV à 30 kV 12 kV à 45 kV Energie stockée par étage 0.8 J à 3.4 J 0.8 J à 11.1 Tableau 8.1 – Caractéristiques des générateurs de Marx. 8.1.1.1 Pressurisation des éclateurs De l’azote (qualité laboratoire) et de l’air comprimé industriel sont utilisés pour pres- suriser la chambre d’éclateur jusqu’à la limite maximum admissible de 60 bars. Un tuyau flexible haute pression relie les détendeurs et la MeF. L’accouplement est réalisé par un raccord rapide à double obturation. Un filtre à grille très fine permet d’éviter de polluer l’intérieur de l’enceinte avec les fines particules métalliques présentes dans le flexible. 8.1.1.2 Métrologie La caractérisation de la source d’impulsion requiert la mesure fiable des tensions en entrée et en sortie de la MeF. Le groupe EMW de l’ISL dispose de plusieurs sondes capacitives large bande SIE-100. Fabriquées par "Voss Scientific LLC", ces capteurs peuvent être insérés sans pertes dans les lignes coaxiales en amont et en aval du circuit MeF (figure 8.1) pour mesurer la tension d’entrée et de sortie du dispositif 1 . La figure 8.2 1 Les sondes SIE-100 mesurent le champ électrique local. La tension est déduite de cette information et du facteur d’antenne préalablement calibré 120
Métrologie La caractérisation de la source d’impulsion (générateur de Marx et MeF) requière la mesure fiable des tensions en entrée et en sortie de MeF. Le groupe EMW de l’ISL dispose 121 de plusieurs sondes capacitives large bande SIE-100 fabriquées par « Voss Scientific LLC ». Ces capteurs peuvent être insérer sans perte dans les lignes coaxiale en amont et en aval du circuit illustre le montage d’une sonde SIE-100 préconisé par le constructeur. MeF (Figure 3 et Figure 2). Figure 3: Montage d'une sonde SIE-100. Source Voss Scientific LLC Figure 8.2 – Montage d’une sonde SIE-100 à travers la paroi d’un guide. (Source VOSS Scientific LLC) La Figure 2 indique les positions des deux SIE-100 utilisées pour l’expérimentation. Dans cette configuration, la SIE-100 n° ‘123’ mesure la tension de sortie du générateur de Marx et la SIE-100 Lesn° deux ‘122’ capteurs mesure sont la tension repérésde par sortie un numéro de la MeF. de série. La SIE-100 n˚123 mesure la La réponse tension des de sortie sondes du générateur a été calibrée de Marx au moyen et la SIE-100 de deux n˚122, dispositifs celle encoaxiaux sortie de de MeF. référence grâce auxquelles il est possible d’évaluer les points suivants : La 8.1.1.2.1 Calibration des sondes SIE-100 • Les pertes d’insertions liées à la présence de la sonde dans le système. • La Le réponse facteur d’antenne des sondes de est la calibrée sonde qui auest moyen le rapport de deux entre dispositifs la tension coaxiaux délivré par de la réfé- sonde rences (sur grâce 50Ω) auxquelles et les valeurs il est possible du champ d’évaluer électrique les points de l’onde suivants TEM dans le guide de référence. – les pertes d’insertions liées à la présence de la sonde dans le système, Figure 4 – présente le facteur les d’antenne, guides coaxiaux c’est à50 dire Ω le de rapport références entre utilisées la tension pour délivrée la calibration. par la sonde Leurs caractéristiques (sur 50 sont Ω) reportées et la valeur dans dule champ Tableau électrique 2. de l’onde TEM dans le guide de réfé- rence. Ces cellules de calibration sont des guides coaxiaux à section circulaire. L’impédance est de 50 Ω dans un diélectrique de permittivité relative de εr =2.1 pour la ligne 137 et de εr =1 pour la ligne 170. Deux transitions de profil à ondes sphériques [87] permettent la connexion à des prises N 50 Ω. Des logements de sondes sont usinés dans la partie des lignes à section constante. La calibration consiste à mesurer le rapport entre la tension injectée dans la ligne et celle délivrée par la sonde. Elle s’effectue grâce à un analyseur vectoriel ANRITSU MS4623 10 MHz-6 GHz (figure 8.3). Les caractéristiques des cellules sont résumées dans le tableau 8.2. Les résultats de calibration sont présentés sur les courbes de la figure 8.4. Les pics visibles dans le cas de la cellule 170, correspondent à des modes parasites de la ligne.
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UNIVERSITE DE LIMOGES ECOLE DOCTORA
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