Radiocommunications

Comportement des composants en hautes frquencesJol Redoutey - 20091

Comportement en hautes frquences Composants passifs Effet de peau Inductances, transformateurs Condensateurs

Composants actifs Diodes (Schottky, PIN, varicap) Transistors bipolaires Transistors effet de champ2

Effet de peauEn courant alternatif haute frquence, la densit de courant nest pas uniforme dans toute la section dun conducteur

Le courant circule dans une fine couronne la surface du conducteur3

paisseur de peau Cest la profondeur laquelle la densit de courant chute 37% de sa valeur en surface.

Pour un conducteur en cuivre, lpaisseur de peau est denviron 20m 10MHz et 2m 1GHz

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Dimensionnement des conducteurs en HF Fil multibrins isols (fil de Litz) Tubes Traitement de surface (dorure, argenture) Prvoir une paisseur 5 fois paisseur de peau

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Inductances dun metteur de 50kW, ralises en tube de cuivre argent.

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Inductances en HF

En HF: R dpend de , influence des capacits parasites7

Schma quivalent dune inductance en HFR L

Facteur de qualit Q = L/R R= f() Rsonance LC = 1

C

Une inductance prsente une frquence de rsonance propre au-del de laquelle son comportement devient capacitif (impdance diminue avec la frquence)8

circuits magntiques Lutilisation dun noyau magntique permet de rduire le nombre de spires pour une inductance donne, donc les pertes par effet Joule.

Pot ferrite

Btonnet

Tore

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Pertes dans les circuits magntiques Il existe deux types de pertes dans les noyaux magntiques: Les pertes par hystrsis proportionnelles la frquence Les pertes par courants de Foucault proportionnelles au carr de la frquence10

Condensateurs en HFUn condensateur est caractris par: Sa capacit Sa tolrance Sa tension de service Son coefficient de temprature

Mais aussi par: Ses pertes (dilectrique et armatures) ESR Sa frquence de rsonance propre ESL11

Pertes dilectriquesjVcC I Dans un condensateur rel le courant et la tension ne sont pas parfaitement en quadrature. Langle est appel angle de perte. On caractrise les pertes dilectriques par Tg = 1/RpC Rp reprsente la rsistance de pertes Vc Vc/Rp Diagramme des courants I

C Rp

Modle de condensateur12

Rsistance srie quivalente ESR En hautes frquences, on doit galement tenir compte des pertes dues aux connexions et aux mtallisations. On modlise lensemble des pertes par une rsistance srie appele ESR La puissance dissipe dans un condensateur parcouru par un courant I est P = ESR . Ieff13

Frquence de rsonance dun condensateur Linductance L des connexions nest pas ngligeable en hautes frquences. Elle constitue avec la capacit C du condensateur un circuit rsonant srie dont la frquence de rsonance estf = 1 2 LC

Au dessus de sa frquence de rsonance un condensateur se comporte comme une inductance (limpdance augmente avec la frquence)14

Schma quivalent dun condensateur en hautes frquencesL C

E SR

Facteur de qualit Q = 1/tg Q = 1/ESRC Rsonance LC = 1

f =

1 2 LC15

Diodes Schottky Contact mtal-semiconducteur Conduction uniquement par des lectrons

Faible seuil de conduction ( 0,3V) Capacit inverse rduite Trs grande rapidit Utilisations: dtecteurs, mlangeurs16

Diode PINP+ I N+

Se comporte en HF comme une rsistance pure fonction du courant direct qui la traverse:

48 RHF () I (mA)Utilisations: Attnuateurs variables, Commande Automatique de Gain, Commutation HF17

Diode Varicap Jonction PN dont on utilise la capacit de jonction en polarisation inverse:k C (VR + 0,5) n0,33