Qu’est-ce qu’un guide d’ondes ?
Un guide d’ondes est un tube dans lequel passent des ondes électromagnétiques de l’ordre des micro-ondes ou des ondes millimétriques.
Au sens large, le terme peut être utilisé à la fois pour les ondes sonores et la lumière visible, et comprend donc également les fibres optiques, etc., mais il est généralement utilisé pour désigner un tube permettant le passage d’ondes électromagnétiques dont les longueurs d’onde sont proches des micro-ondes et des ondes millimétriques. La forme est celle d’un tube creux à section carrée ou circulaire.
Les micro-ondes sont utilisées dans les fours à micro-ondes et sont très efficaces pour réchauffer les objets. Toutefois, en raison de leur grande longueur d’onde, les fibres optiques ne peuvent pas être utilisées, et des guides d’ondes micro-ondes spéciaux doivent être utilisés pour transmettre les ondes de la source de micro-ondes au système de traitement.
Utilisations des guides d’ondes
Les guides d’ondes sont souvent utilisés dans les générateurs de micro-ondes de grande puissance, pour les antennes radar et pour la transmission de signaux dans la bande de fréquences des ondes millimétriques. Par exemple, dans le cas des fours à micro-ondes, le magnétron du générateur de micro-ondes est installé à l’intérieur du boîtier et peut directement irradier les micro-ondes si la puissance est faible, comme dans le cas des fours à micro-ondes domestiques.
Toutefois, à des puissances plus élevées, les magnétrons eux-mêmes sont détruits par les micro-ondes, de sorte que le processus d’irradiation doit être effectué ailleurs. Les micro-ondes de forte puissance peuvent être fournies en connectant un guide d’ondes à la chambre de traitement où le chauffage ou d’autres traitements ont lieu.
Les guides d’ondes sont également utilisés dans les radars, où ils servent d’antennes à fente, de dispositif d’irradiation des ondes radio et pour l’évaluation des transmissions RF et autres communications. Les micro-ondes peuvent être utilisées avec des câbles coaxiaux, mais les guides d’ondes sont souvent utilisés pour des applications sub THz dans la bande des ondes millimétriques.
Principe des guides d’ondes
Le principe d’un guide d’ondes est qu’il utilise les propriétés physiques des ondes électromagnétiques de la fréquence cible pour se propager dans le tube, en formant des modes de propagation en fonction de la forme du tube. Dans les structures creuses souvent utilisées dans les guides d’ondes, il n’y a pas de conducteurs intégrés, de sorte qu’il y a peu de pertes internes et qu’il est possible de propager des ondes électromagnétiques d’une puissance relativement élevée.
Par exemple, les ondes électromagnétiques d’une fréquence de 2,45 GHz souvent utilisées dans les fours à micro-ondes sont également des micro-ondes, et la longueur d’onde de ces ondes micro-ondes est de 12,2 cm. Si les micro-ondes doivent traverser un four à micro-ondes, le diamètre du guide d’ondes doit correspondre à la longueur d’onde de 12,2 cm, et plus la longueur d’onde des micro-ondes est grande, plus le diamètre du guide d’ondes doit être important.
La conception du guide d’ondes est donc basée sur la longueur d’onde des ondes électromagnétiques. La forme la plus courante du guide d’ondes est un tube à section rectangulaire, mais il existe également des guides d’ondes circulaires et des guides d’ondes en forme de crête utilisés à des fins spéciales.
Autres informations sur les guides d’ondes
1. Comparaison avec les câbles coaxiaux
Dans le passé, les guides d’ondes ont souvent été utilisés dans les systèmes de radiocommunication tels que les radars et les antennes à cornet dans les tours de contrôle du trafic aérien, mais récemment, ils sont de plus en plus utilisés pour développer des applications dans la bande des ondes millimétriques dans les systèmes de radiocommunication de la prochaine génération tels que les radars à ondes millimétriques dans les automobiles et la 5G/ beyond5G. L’utilisation de câbles coaxiaux dans la bande des micro-ondes a augmenté.
Par rapport aux câbles coaxiaux conventionnels dans la bande des micro-ondes, les points suivants peuvent être mentionnés comme avantages :
- La transmission est possible avec de faibles pertes et une excellente résistance à la puissance.
- La structure métallique et la forme stable facilitent l’adaptation et réduisent la réflexion.
Cependant, outre les avantages, les inconvénients suivants existent également :
- Largeur de bande étroite.
- Poids élevé et coûteux.
Lorsque la fréquence est celle des micro-ondes, les câbles coaxiaux sont plus souvent utilisés, d’une part en raison de la facilité de manipulation des câbles et d’autre part parce que la largeur de bande de fréquence est inférieure à celle des ondes millimétriques. Toutefois, dans la bande des ondes millimétriques, en particulier dans la gamme de fréquences supérieures, y compris la bande D à partir de 110 GHz, les câbles coaxiaux sont généralement utilisés dans de nombreux cas car, à l’exception de certains produits, les fréquences sont inadéquates en termes de caractéristiques.
2. Taille des spécifications des guides d’ondes
Dans le cas des guides d’ondes, il est nécessaire de choisir une taille de guide d’ondes compatible avec les différentes fréquences d’utilisation, en particulier dans le cas des utilisations à ondes millimétriques, pour lesquelles il n’est pas possible d’utiliser des normes de brides différentes. Par ailleurs, la taille de guide d’onde “WR-xxx” signifie “guide d’onde carré”, où le nombre xxx indique la largeur intérieure du guide d’onde en centièmes de pouce.