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Detailed view PhD thesis
Université de Pau et des Pays de l'Adour (07/12/2001), DOMENS Pierre (Dir.)
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Conception et réalisation d'un système de génération d'impulsions haute tension ultra brèves Application aux radars larges bandes
Laurent PECASTAING1

Le travail présenté dans cette thèse concerne l'amélioration des performances d'un démonstrateur radar ultra large bande (ULB) pour la détection de mines dans le sol. Un générateur d'impulsions haute tension (HT) ultra brèves et d'un dispositif d'adaptation d'impédances (balun) destiné à être inséré entre le générateur 50 Ohm; et des antennes bifilaires 200 Ohm; sont particulièrement détaillés. Le premier chapitre présente les caractéristiques principales des radars ULB et une synthèse bibliographique des outils expérimentaux nécessaires pour l'ULB. Le second chapitre est consacré au générateur d'impulsions HT ultra brèves basé sur la technologie d'un commutateur à gaz pressurisé (hydrogène). Le principe de fonctionnement et les caractérisations d'atténuateurs réalisés pour ces expériences sont également reportés. Après divers paramétrages, le temps de montée des impulsions peut être réduit à 90 ps, la durée à mi-hauteur minimale est de 600 ps, la tension de sortie et la fréquence de répétition peuvent atteindre respectivement 30 kV et 2,5 kHz. Une simulation du dispositif est comparée aux résultats pratiques de commutation. Dans le chapitre 3, nous avons regroupé les études du balun et d'un amplificateur de tension pouvant alimenter le générateur car ces deux dispositifs sont deux transformateurs à lignes de transmission (TLT). Le principal défaut des TLT réside dans les pertes dues aux lignes secondaires. Nous avons solutionné ce problème par l'utilisation de ferrites dont nous explicitons le fonctionnement. Cette étude débouche sur la réalisation d'un TLT 10 étages de gain 10 et d'un balun dont la bande passante est comprise entre 30 kHz et 3 GHz. Une simulation de l'ensemble des résultats expérimentaux vient compléter l'interprétation des phénomènes. Enfin, dans le chapitre 4, les résultats d'essais réalisés en chambre anéchoïde portant sur l'ensemble du système d'émission ainsi que des perspectives relatives à l'évolution de l'ensemble sont présentés.
1:  Laboratoire de Génie Electrique
haute tension – radar – applications militaires – dispositif à ferrite – générateur de puissance à impulsions

Design and performance of an ultra short high voltage pulse generating system Application to wideband radars
This thesis is about the improvement of the performances of an ultra wideband (UWB) radar set up for landmines detection. An ultra short high voltage (HV) pulse generator and an impedance matcher device (balun) to be inserted between the 50 Ohm; generator and two-wire antennas 200 Ohm; are particularly detailed. The first chapter shows the principal characteristics of UWB radars and a bibliographical synthesis of the experimental tools necessary for the UWB. The second chapter is devoted to the HV pulse generator based on the technology of a pressurised gas switch (hydrogen). The principle of operation and the characterizations of probes produced for these experiments are also deferred. After various parameter settings, the impulses rise-time can be reduced down to 90 ps, the minimal time duration is of 600 ps, the output voltage and the repetition rate can reach respectively 30 kV and 2,5 kHz. A simulation of the device is compared to the practical results of commutation. In chapter 3, we gathered the studies of the balun and of a voltage amplifier able to supply the generator because these two devices are two transmission line transformers (TLT). The principal defect of the TLT lies in the losses due to the secondary lines. We solved this problem by using ferrite for which we explain process. This study leads to the realization of a ten stages TLT of perfect yield and of a balun whose bandwidth lies between 30 kHz and 3 GHz. A simulation of the experimental results completes the interpretation of the phenomena. Lastly, in chapter 4, the experimental results realized in anechoic chamber relating to the whole emission system thus a few prospects relating to the advance for the system are presented.
high voltage – pulsed power – ferrite bead – wideband radar

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