Bonjour,

J'aurais voulu savoir svp quelles sont les limitations et les problèmes liés à l'hyperfréquence en électronique et les hautes fréquences en général, hormis bien entendu la llimite de rapidité des transistors

et où est ce utilisé aussi, micro-processeur ? autre chose ?

Si quelqu'un s'y connait suffisamment dans ce domaine passe par ici qu'il n'hésite pas à nous éclairer

Bonjour,

La question est très vaste.
Déjà le terme hyperfréquence est loin d'avoir une définition si claire que cela dans la pratique.

Pour expliquer le problème de manière générale, il faut bien comprendre que plus on monte en fréquence plus on doit traiter le problème comme une question d'électromagnétisme et d'ondes qui se déplacent.
Cela fait qu'on arrive à des situations totalement incongrues pour quelqu'un qui fait de l'électronique à des ratios fréquences/dimensions physiques classiques, comme par exemple le fait d'aller couper un conducteur ou d'aller le court-circuiter.

De manière générale néanmoins il y a plusieurs problèmes qui existent ou n'existent pas selon le type de circuit que l'on considère et qui peuvent rendre la conception en hyperfréquence particulièrement complexe.
Déjà il faut faire de la simulation électromagnétique parce que tout rayonne fortement, ce qui est compliqué, les outils de développement n'étant souvent pas matures. Et ça, c'est un immense problème parce que l'ingénieur s’appuie énormément sur les outils de développement. Il n'a pas envie de faire 80 simulations pour trouver la dimension qui va bien et préfère avoir une jolie formule qui donne de suite la réponse, mais malheureusement c'est rarement possible en haute fréquence et il faut beaucoup tâtonner.
Il y a trois domaines en RF : les circuits actifs, les circuits passifs, les antennes. Personne ne fait les trois, très rarement les deux même, ou pas à un bon niveau.

Dans un ordre totalement aléatoire et non exhaustif on pourrait citer comme problèmes :

- l'adaptation d'impédance qui devient vite LE problème (alors qu'en basse fréquence on a des outils puissants pour ne même pas s'en soucier) et les tonnes de pertes au moins interfaçage
- la vitesse des électrons dans les milieux
- les phénomènes d’hystérésis dans les matériaux et de manière générale les tonnes de non-linéarités
- le bruit que cela amène parfois dans le système
- la contrainte sur la puissance dynamique (et donc la dissipation thermique)
- les effets capacitifs et inductifs parasites
- les problèmes de dimensionnement (comme on est souvent amené à manipuler des ondes on doit travailler à des dimensions précises) et le cout qui s'envole
- crosstalk (deux cables proches qui voient leurs infos se superposer l'une dans l'autres)
- fortes contraintes sur les clocks en numérique

Aujourd'hui, l’électronique numérique utilise souvent des éléments d'hyperfréquences sans être pleinement dans le domaine.

Plus traditionnellement, les hyperfréquences sont utilisées dans les systèmes de télécommunications (sachant qu'un système comporte tout un tas d’éléments : filtres, antennes, mélangeurs, oscillateurs etc), dans les systèmes radars.
On utilise aussi de l'hyper dans divers domaines comme la localisation de défauts dans les câbles, les mesures atmosphériques, les capteurs auto alimentés/passifs, cuire tes aliments et ton cerveau etc.

Toutes ces applications sont de plus en plus à la mode,bref l'hyperfréquence c'est l'avenir

ça c'est du pavé
évite ce domaine, ça marche jamais et c'est bon qu'à devenir fou

Parfois si.
La preuve, la mémoire vive de l'ordinateur/tablette/telephone que tu utilises pour commenter fonctionne correctement.

Bonjour et désolé pour mon retard

D'abord j'aimerais préciser que si j'ai posé la question c'est que j'ai déjà une idée sur le sujet, je n'ai pas décidé de faire un topic juste après avoir entendu le terme "hyperfréquences" :p

Par exemple ça :

Pour expliquer le problème de manière générale, il faut bien comprendre que plus on monte en fréquence plus on doit traiter le problème comme une question d'électromagnétisme et d'ondes qui se déplacent.

Je le sais déjà

Mais je reproche rien bien sur, en plus j'imagine qu'il faut de toutes les façon le rappeler, mais c'est plus histoire de dire que j'ai une idée déjà sur le truc et que donc tu peux y aller plus dans le détail

Il y a trois domaines en RF : les circuits actifs, les circuits passifs, les antennes. Personne ne fait les trois, très rarement les deux même, ou pas à un bon niveau.

RF ? c quoi ? T sur que c pas HF ? Comme GL HF ?

- l'adaptation d'impédance qui devient vite LE problème (alors qu'en basse fréquence on a des outils puissants pour ne même pas s'en soucier) et les tonnes de pertes au moins interfaçage

J'ai pas compris cette phrase, tu pourrais expliquer/développer un peu stp ?

- la vitesse des électrons dans les milieux

Quels milieux, il s'agit de fils conducteurs non ? Es tu sûr que la vitesse des electrons dépend de la fréquence et non de la tension ? Et si oui quel problème la vitesse des électrons engendre-t-elle ?

- les phénomènes d’hystérésis dans les matériaux et de manière générale les tonnes de non-linéarités

Quels matériaux ? Une fois encore on parle de fils électriques non ? l'hystéresis ne concerne que les matériaux férro ou ferrimagnétiques il me semble ?

- le bruit que cela amène parfois dans le système

Bruit à cause de quoi ?

- la contrainte sur la puissance dynamique (et donc la dissipation thermique)

pas compris.

- les effets capacitifs et inductifs parasites

Effectivement, et je pensais d'ailleurs que le problème principal était là, en plus de la CEM qui devient plus difficile, mais la question est qu'est ce que ces capacités et inductances parasites engendrent comme problème ?

- crosstalk (deux cables proches qui voient leurs infos se superposer l'une dans l'autres)

Ca fait partie des problèmes de CEM, certains des problèmes que tu as cité sont inclus dans d'autres apparemment ...

- fortes contraintes sur les clocks en numérique

En même temps c'est très clair, et en même c'est très flou pour moi , mais tu vas comprendre avec mes questions débiles : Mais les clocks (horloges à quartz, ca ça ?) sont utilisés que en numérique ? Et l'hyperfréquence c'est que en numérique non ? Puisqu'il faut une horloge pour dire quand fermer et ouvrir les transsitors ?

En électronique c'est surtout les processeurs qui utilisent l'hyperfréquence, non
C'est eux qui en ont besoin pour la vitesse de calcul ...

Le 05 septembre 2016 à 03:44:17 howhowhow a écrit :
Bonjour et désolé pour mon retard

D'abord j'aimerais préciser que si j'ai posé la question c'est que j'ai déjà une idée sur le sujet, je n'ai pas décidé de faire un topic juste après avoir entendu le terme "hyperfréquences" :p

Par exemple ça :

Pour expliquer le problème de manière générale, il faut bien comprendre que plus on monte en fréquence plus on doit traiter le problème comme une question d'électromagnétisme et d'ondes qui se déplacent.

Je le sais déjà

Mais je reproche rien bien sur, en plus j'imagine qu'il faut de toutes les façon le rappeler, mais c'est plus histoire de dire que j'ai une idée déjà sur le truc et que donc tu peux y aller plus dans le détail

Ta question est très générale. Si t'as une question de détails, te gène pas, pose la. Ne soit pas étonné que la réponse soit assez générale du coup...

Il y a trois domaines en RF : les circuits actifs, les circuits passifs, les antennes. Personne ne fait les trois, très rarement les deux même, ou pas à un bon niveau.

RF ? c quoi ? T sur que c pas HF ? Comme GL HF ?

RF: radio frequency. C'est un terme générale pour parler du domaine.

- l'adaptation d'impédance qui devient vite LE problème (alors qu'en basse fréquence on a des outils puissants pour ne même pas s'en soucier) et les tonnes de pertes au moins interfaçage

J'ai pas compris cette phrase, tu pourrais expliquer/développer un peu stp ?

En RF, il faut que, lors d'un interface entre deux guides d'ondes, leur impédance soit équivalente. Sinon, on a une partie du signal qui rebondit. Et du coup: parasites, perte de signal.

- la vitesse des électrons dans les milieux

Quels milieux, il s'agit de fils conducteurs non ? Es tu sûr que la vitesse des electrons dépend de la fréquence et non de la tension ? Et si oui quel problème la vitesse des électrons engendre-t-elle ?

C'est plus leur mobilité que leur vitesse qui peut poser un problème. Et en RF, l'amplitude et en lien direct avec la fréquence. Dans tout système, il y a une limite de pente du signal. Plus l'amplitude est grande, plus la pente est élevée pour un même signal.

- les phénomènes d’hystérésis dans les matériaux et de manière générale les tonnes de non-linéarités

Quels matériaux ? Une fois encore on parle de fils électriques non ? l'hystéresis ne concerne que les matériaux férro ou ferrimagnétiques il me semble ?

Il faut considéré le problème d'un point de vue de la propagation d'une onde électromagnétique dans un guide d'onde, ce ne sont plus de simple fils conducteurs...

- le bruit que cela amène parfois dans le système

Bruit à cause de quoi ?

Trop de réponse possible pour pouvoir répondre. Mais les capa et inductance parasites cités plus loin en font partie

- la contrainte sur la puissance dynamique (et donc la dissipation thermique)

pas compris.

Haute fréquence = déplacement rapide de charge = échauffement

- les effets capacitifs et inductifs parasites

Effectivement, et je pensais d'ailleurs que le problème principal était là, en plus de la CEM qui devient plus difficile, mais la question est qu'est ce que ces capacités et inductances parasites engendrent comme problème ?

crosstalk, filtrage, adaptation d'impédances, et des tas d'autres problèmes

Pourquoi penses-tu que c'est de là que vient le problème principal alors que tu ne sais pas quel problème ça pose ? Je ne comprends pas...

- crosstalk (deux cables proches qui voient leurs infos se superposer l'une dans l'autres)

Ca fait partie des problèmes de CEM, certains des problèmes que tu as cité sont inclus dans d'autres apparemment ...

CEM, c'est juste le fait de supporter de travailler dans un environnement bruité. C'est un terme général qui couvre des tas de problématiques. Tu sembles utiliser ce terme comme si c'était un élément simple. On en est loin...

- fortes contraintes sur les clocks en numérique

En même temps c'est très clair, et en même c'est très flou pour moi , mais tu vas comprendre avec mes questions débiles :

Mais les clocks (horloges à quartz, ca ça ?) sont utilisés que en numérique ?

Oui. Même si un quartz, il va pas générer une fréquence HF (>1GHz)

Et l'hyperfréquence c'est que en numérique non ? Puisqu'il faut une horloge pour dire quand fermer et ouvrir les transsitors ?

Non. En analogique aussi on travail dans les hyperfréquences.

En électronique c'est surtout les processeurs qui utilisent l'hyperfréquence, non
C'est eux qui en ont besoin pour la vitesse de calcul ...

Non. C.f. réponse précédente. Et même en numérique, il y a des tas de composants qui ont besoin de travailler à très haute fréquence. Ne serait-ce que la RAM... Et des tas d'autres composants spécifique à une utilisation...

Oui, un proc à besoin de bosser à très haute fréquence pour pouvoir faire de nombreux calcul, mais c'est loin d'être la seule utilisation des HF...

Le 05 septembre 2016 à 03:44:17 howhowhow a écrit :

- l'adaptation d'impédance qui devient vite LE problème (alors qu'en basse fréquence on a des outils puissants pour ne même pas s'en soucier) et les tonnes de pertes au moins interfaçage

J'ai pas compris cette phrase, tu pourrais expliquer/développer un peu stp ?

tu sais ce qu'est une impédance?
Si non: c'est l'équivalent d'une résistance sauf qu'elle indique en plus le déphasage et pas seulement l'atténuation de l'amplitude.
En basse fréquence la longueur d'onde de ton signal est tellement grande que la tension est la même sur les pistes de ton circuit. En haute fréquence la longueur d'onde est tellement petite que la tension est pas homogène sur ta piste et l'onde se déplace dessus. Une fois arrivé au bout l'onde va se réfléchir plus ou moins fort en fonction de la différence entre l'impédance de ta piste et celle du composant sur lequel elle arrive. Et réflection c'est perte de puissance

- le bruit que cela amène parfois dans le système

Bruit à cause de quoi ?

exemple :
t'as du voir que tu peux décomposer un signal périodique en somme de sinus et cosinus? du coup chaque front d'horloge est très riche en HF qui vont rayonner de tes pistes et peut être perturber un composant pas loin. Un jour en utilisant un talkie j'ai remarqué qu'il activait/désactivait la touche numlock du clavier 7/10.

Et l'hyperfréquence c'est que en numérique non ? Puisqu'il faut une horloge pour dire quand fermer et ouvrir les transsitors ?

T'as une conception bizarre de l'hyper
Et les ondes radio tu les mets où?
Ton micro onde c'est quoi si c'est pas de la HF?

Mes deux vdd ont déjà très bien répondu, je ne vais rien ajouter pour le moment.

En fait quelle est ta question exactement ?

Là on part dans tous les sens alors que visiblement tu cherches quelque chose de précis.

Le 05 septembre 2016 à 23:28:39 Echec-Critique a écrit :
Mes deux vdd ont déjà très bien répondu, je ne vais rien ajouter pour le moment.

En fait quelle est ta question exactement ?

Là on part dans tous les sens alors que visiblement tu cherches quelque chose de précis.

Les difficultés qu'on rencontre en hyperfréquence et en haute fréquence en général

T'as une conception bizarre de l'hyper
Et les ondes radio tu les mets où?
Ton micro onde c'est quoi si c'est pas de la HF?

Une question qui tombe bien car je voulais justement éclaircir cela une fois de plus pour bien préciser le contexte dans lequel je parle Je parle de l'hyperfréquence dans les CIRCUITS ELECTRONIQUES c'est à dire un signal électrique qui se transmet dans un bout de conducteur

Alors que vous me parlez d'ondes et de leurs guides ( )

Attendez ne me dites pas qu'on utilise des tubes sous vide dans lesquels on transmet des onde dans des systèmes électroniques Parce que là on en revient à la fibre optique et l'ordinateur photonique non ? :/

Le 05 septembre 2016 à 16:50:03 demence666 a écrit :

Le 05 septembre 2016 à 03:44:17 howhowhow a écrit :

- l'adaptation d'impédance qui devient vite LE problème (alors qu'en basse fréquence on a des outils puissants pour ne même pas s'en soucier) et les tonnes de pertes au moins interfaçage

J'ai pas compris cette phrase, tu pourrais expliquer/développer un peu stp ?

tu sais ce qu'est une impédance?
Si non: c'est l'équivalent d'une résistance sauf qu'elle indique en plus le déphasage et pas seulement l'atténuation de l'amplitude.
En basse fréquence la longueur d'onde de ton signal est tellement grande que la tension est la même sur les pistes de ton circuit. En haute fréquence la longueur d'onde est tellement petite que la tension est pas homogène sur ta piste et l'onde se déplace dessus. Une fois arrivé au bout l'onde va se réfléchir plus ou moins fort en fonction de la différence entre l'impédance de ta piste et celle du composant sur lequel elle arrive. Et réflection c'est perte de puissance

Mais nous à lécole on nous a dit que quand une onde passe d'un milieu à l'autre elle est REFRACTEE et non pas REFLECHIE

- le bruit que cela amène parfois dans le système

Bruit à cause de quoi ?

exemple :
t'as du voir que tu peux décomposer un signal périodique en somme de sinus et cosinus? du coup chaque front d'horloge est très riche en HF qui vont rayonner de tes pistes et peut être perturber un composant pas loin. Un jour en utilisant un talkie j'ai remarqué qu'il activait/désactivait la touche numlock du clavier 7/10.

Aha d'acc je pensais que vous parliez de vrais bruis, de bruits sonores, ceux qu'on entend dans les oreilles

Ehmm s'il n'y a pas d'horloge elle vient d'où la commande pour l'hyperfréquence ? -_-

Merci en tout cas pour toutes vos réponses

La chose est loin d'être complètement claire dans ma tête, c'est un sujet très vaste, mais au moins vous m'avez aidé à avoir une meilleure vue sur le sujet

Le 24 septembre 2016 à 03:14:20 howhowhow a écrit :
Ehmm s'il n'y a pas d'horloge elle vient d'où la commande pour l'hyperfréquence ? -_-

Ben tous les circuits ne sont pas synchrones, certains sont asynchrones et encore merci. C'est d'autant plus vrai pour les circuits en très haute fréquence en front end.
https://en.wikipedia.org/wiki/RF_front_end#/media/File:Superheterodyne_receiver_block_diagram_2.svg

Le 24 septembre 2016 à 03:05:17 howhowhow a écrit :

T'as une conception bizarre de l'hyper
Et les ondes radio tu les mets où?
Ton micro onde c'est quoi si c'est pas de la HF?

Une question qui tombe bien car je voulais justement éclaircir cela une fois de plus pour bien préciser le contexte dans lequel je parle Je parle de l'hyperfréquence dans les CIRCUITS ELECTRONIQUES c'est à dire un signal électrique qui se transmet dans un bout de conducteur

Alors que vous me parlez d'ondes et de leurs guides ( )

Attendez ne me dites pas qu'on utilise des tubes sous vide dans lesquels on transmet des onde dans des systèmes électroniques Parce que là on en revient à la fibre optique et l'ordinateur photonique non ? :/

On te parle d'ondes parce que l'électronique en haute fréquence n'est compréhensible que si l'on voit ça comme des déplacements d'ondes, non seulement parce que tu ne peux pas comprendre ce qui se passe à l'INTERIEUR des conducteurs si tu ne le fais pas, mais en plus en HF les effets en DEHORS des conducteurs doivent être pris en compte, et là on doit aussi parler d'ondes.
SI tu prends les notions basiques d'électricité, ce genre de chose ne devrait pas marcher, le conducteur est discontinu !
https://i.imgur.com/YvmsYRE.jpg
Et pourtant ça fait très bien son job.

Mais nous à lécole on nous a dit que quand une onde passe d'un milieu à l'autre elle est REFRACTEE et non pas REFLECHIE

Il s'agit de deux choses différentes et qui coexistent.

Et la réflexion n'est pas quelque chose d'exotique qu'on retrouve juste en électromagnétisme.
Par exemple qu'est ce que l'écho selon toi ?
D'ailleurs on parle d'impédance acoustique, ce qui met la puce à l'oreille.
https://fr.wikipedia.org/wiki/Imp%C3%A9dance_acoustique

Le 24 septembre 2016 à 13:41:37 Echec-Critique a écrit :

Le 24 septembre 2016 à 03:14:20 howhowhow a écrit :
Ehmm s'il n'y a pas d'horloge elle vient d'où la commande pour l'hyperfréquence ? -_-

Ben tous les circuits ne sont pas synchrones, certains sont asynchrones et encore merci. C'est d'autant plus vrai pour les circuits en très haute fréquence en front end.
https://en.wikipedia.org/wiki/RF_front_end#/media/File:Superheterodyne_receiver_block_diagram_2.svg

Oui d'accord mais ma question reste la même, s'il n'y a pas d'horloge qui dicte le rythme et d'où vient la super haute fréquence ?

On te parle d'ondes parce que l'électronique en haute fréquence n'est compréhensible que si l'on voit ça comme des déplacements d'ondes, non seulement parce que tu ne peux pas comprendre ce qui se passe à l'INTERIEUR des conducteurs si tu ne le fais pas, mais en plus en HF les effets en DEHORS des conducteurs doivent être pris en compte, et là on doit aussi parler d'ondes.
SI tu prends les notions basiques d'électricité, ce genre de chose ne devrait pas marcher, le conducteur est discontinu !
https://i.imgur.com/YvmsYRE.jpg
Et pourtant ça fait très bien son job.

Wouah cool super
Ca fait un filtre passe-haut du coup

C'est compris en tout cas

Il s'agit de deux choses différentes et qui coexistent.

Et la réflexion n'est pas quelque chose d'exotique qu'on retrouve juste en électromagnétisme.
Par exemple qu'est ce que l'écho selon toi ?
D'ailleurs on parle d'impédance acoustique, ce qui met la puce à l'oreille.
https://fr.wikipedia.org/wiki/Imp%C3%A9dance_acoustique

personne n'a dit le contraire

Pour autant je ne me souviens pas qu'il y a phénomène de réflection quand les ondes passe d'un milieu à un autre, mais bon j'ai peut-être oublié ...

Je vais essayer de me documenter là dessus si tu as un document ou une source sur le sujet n'hésite pas à me la proposer :p

Le 24 septembre 2016 à 23:22:26 howhowhow a écrit :

Le 24 septembre 2016 à 13:41:37 Echec-Critique a écrit :

Le 24 septembre 2016 à 03:14:20 howhowhow a écrit :
Ehmm s'il n'y a pas d'horloge elle vient d'où la commande pour l'hyperfréquence ? -_-

Ben tous les circuits ne sont pas synchrones, certains sont asynchrones et encore merci. C'est d'autant plus vrai pour les circuits en très haute fréquence en front end.
https://en.wikipedia.org/wiki/RF_front_end#/media/File:Superheterodyne_receiver_block_diagram_2.svg

Oui d'accord mais ma question reste la même, s'il n'y a pas d'horloge qui dicte le rythme et d'où vient la super haute fréquence ?

Un filtre peut fonctionner sans commande, que ce soit un simple filtre RC ou quelque chose de plus évolué.

Et ta super haute fréquence c'est tout simplement ton signal, par exemple un signal radar (à plusieurs GHz) que ton antenne capte et envoie à un filtre avant amplification, transposition etc.

Le 24 septembre 2016 à 23:34:33 howhowhow a écrit :

Il s'agit de deux choses différentes et qui coexistent.

Et la réflexion n'est pas quelque chose d'exotique qu'on retrouve juste en électromagnétisme.
Par exemple qu'est ce que l'écho selon toi ?
D'ailleurs on parle d'impédance acoustique, ce qui met la puce à l'oreille.
https://fr.wikipedia.org/wiki/Imp%C3%A9dance_acoustique

personne n'a dit le contraire

Pour autant je ne me souviens pas qu'il y a phénomène de réflection quand les ondes passe d'un milieu à un autre, mais bon j'ai peut-être oublié ...

Je vais essayer de me documenter là dessus si tu as un document ou une source sur le sujet n'hésite pas à me la proposer :p

Ce n'est pas parce que tu ne l'as pas vu que ça n'existe pas

L'électronique, c'est proche du cancer

Si mes souvenirs sont bons, les milieux matériels peuvent être caractérisés par une impédance, et on peut exprimer les coefficients en transmission et réflexion via cette impédance.