Brevet FR2139767A1 — publié le 19730112

La présente invention concerne des circuits de transmission non réciproques pour ondes VHF d'hyperfréquences. On appelle circuit non réciproque un circuit dont les ca- ractéristiques de transmission (atténuation, déphasage) changent suivant le sens de propagation des ondes à travers le circuit. On connais de tels circuits constitués par des tronçons de lignes de transmission (coaxiaux, guides, circuits en bande, etc ...) contenant un matériau ferrimagnétique ou gyromagnétique (dit matériau magnétique dans la suite de cet exposé) soumis à un champ continu d'aimantation. La perméabilité d'un tel matériau sous aimantation extérieure estun tenseur, ce qui signifie que l'impédance du milieu pour une onde s'y propageant dépend de l'orientation du champ magnétique de l'onde par rapport à un repère fixe, lié audit milieu. Cette orientation change donc avec le sens de propagation. L'utilisation de cette propriété est à la base de réalisation de circuits connus sous le nom d'isolateurs, déphaseurs, etc ... qui transmettent,par exemple dans le cas des isolateurs, les ondes avec une atténuation faible dans le sens direct (quelques dB et parfois moins) et beaucoup plus grande dans le sens inverse (supérieure à 20 dB). La plupart de ces circuits présentent des caractéristiques communes qui ne satisfont plus les exigences accrues des utilisateurs actuels, à savoir - une largeur de bande relativement faible, celle-ci dépasse rarement l'octave, même en utilisant des champs contus superposés de valeurs différentes, comme dans le cas des isolateurs à résonance, par exemple - une tenue en température et une tenue en puissance moyenne généralement mediocres même si des soudures ou colles conductrices par exemple, sont utilisées. Dans le cas des isolateurs à résonance p2r exemple, la fréquence de fonctionnement est directement proportionnelle auchamp d'aimantation et comme ce champ superposé est habituellement fixe et avantageusement réduit pour des raisons d'encombrement et de poids, la bande de fonctionnement est relativement réduite. Dans le cas des isolateurs à déplacement de champ, si des structures du type guide d'onde rectangulaire ou circulaire sont utilisées, la bande passante est limitée par celle du guide d'onde proprement dit.Si des structures coaxiales ou triplaques sont utilisées, fonctionnant suivant le mode de propagation standard T-I, le déplacement de champ 'accompagne fréquemment d'excitation de modes parasites, donc de modes guidés qui présentent des fréquences de coupure limitant la bande passante du dispositif. Dans le cas des isolateurs à effet Faraday, la largeur de bande est fixée par la largeur de bande du guide circulaire proprement dit, et par les adaptateurs de mode elle ne dépasse jamais l'octave.Lorsque les isolateurs sont réalisés par des circulateurs dont une des portes est terminée sur une charge adaptée, la bande passante de l'isolateur est celle du circulateur et est finalement trop faible ; en technologie triplaque avec propagation suivant le mode TER, elle dépasse rarement l'octave. les circulateurs à jonction ou à déphasage différentiel sont eux aussi généralement limités par la bande passante du guide de transmission, et là aussi la bande passante est toujours au plus égale à une octave. En ce qui concerne les tenues en température et en puissance moyenne (qui se trouvent le plus souvent liées), elles sont réduites par suite des variations, bien connues, de la perméabilité des matériaux magnétiques avec la température ou à cause du point de Curie trop bas des matériaux utilisés. D'autre part, l'énergie non transmise dans le sens inverse coinine dans le cas des isolateurs à résonance reste souvent dans le matériau magnétique qui se trouve lui-même dans un guide d'onde ou dans une structure coaxiale, ce qui rend difficile l'évacuation de l'énergie. Il en résulte une élévation importante de la température du matériau.De plus, l'utilisation d'atténuateur à l'intérieur du volume où Inonde se propage quelle que soit la technologie utilisée, augmente la perte d'insertion (atténuation dans le sens direct). La présente invention repose sur une utilisation nouvelle des propriétés des modes de propagation des ondes désignées par ondes de surface TM, quasi TM ou ondes hybrides,par exemple de type NE1 1 ,dans un milieu ferro ou gyromagnétique soumis à un champ constant d'aimantation,associé dans certains cas à un milieu en un matériau diélectrique, les deux milieux contribuant à la propagation des ondes de surface dans la structure. Les techniciens ayant souvent l'habitude de se limiter au cas d'ondes guidées planes du type TEM (où les champs électriques et magnétiques sont tous deux perpendiculaires à la direction de propagation), il semble utile de rappeler brièvement ce qu'on entend par onde de surface Itl, quasi S. et ondes hybrides HE11. Un article relativement récent publié dans le n Journal of Applied Physicss n (1950, p. 1119) par G. Goubau étudie les ondes de surface dans un conducteur cylindrique (fil). Les ondes de surfaces ont été définies par Sommerfeld. Bien que guidées pcr un conducteur, elles occupent un grand volume autour de celui-ci,ce cequi en interdit l'u utilisation pratique.Goubau a montré que l'on obtient une concentration de l'énergie dans le conducteur en revêtant la surface de celui d'une couche diélectrique. Ces travaux montrent que la concentration de l'énergie autour du conducteur dépend des dimensions du conducteur et du diélectrique. Elles ont conduit à la réduction de l'éncombrement radioélectriqueui peut être défini comme le volume renfermant 90 ss (ou toute autre fraction précisée) de énergie qui se propage, à des valeurs pratiquement acceptables. Ces études ont été poursuivies et ont donné notamment lieu à un article publié dans " les Annales des Télécommunications ", tome 8 n 11 p. 367 (novembre 1953) par il. Chavance et Chiron. On appelle onde de surface quasi Ill, une onde se propageant dans des conditions très voisines, mais pouvant présenter une faible composante de champ magnétique alternatif dans la direction de propagation. Par ondes hybrides HE11 on entend des ondes présentant une composante prédominante du champ électrique normale à la direction de propagation sans que les autres composantes soient nulles. Ce type d'ondes présente donc une composante longitudinale du champ magnétique en plus des composantes transversales. Le champ Magnétique alternatif ne présente donc pas une polarisation rectiligne dans certaines structures elle peut être circulaire. Cette distribution des champs est à la base de l'un des types de réalisations de l'invention. Les ondes de surface quel qu'en soit le mode, utilisées dans les dispositifs selon l'invention présentent l'avantage cie se propager dans des conditions analogues dans une très large bande de fréquences (plus de 3foissupérieureàcelles des ondes TS! pour une même structure support). De plus, la répartition de l'énergie hy perfréquence dans ou autour de la structure support tend à l'établis- sement spontané d'une onde non rectiligne c'est-à-dire à l'éta- blissement d'une composante longitudinale du champ magnétique en plus de la composante transversale.Une polarisation circulaire du champ magnétique peut facilement être obtenue ainsi qu'il vient d' être rappelé dans le cas des ondes HE L'utilisation d'une onde de surface se propageant dans un milieu ferromagnétique à la réalisation d'un déphaseur non réciproque a fait l'objet du brevet français nO 1.468.808 déposé le 20 septembre 1965 par la demanderesse.En plaçant un milieu ferromagnétique aimanté dans l'encombrement radioélectrique d'une ligne conductrice de façon que le champ magnétique à haute fréquence ne soit pas parallèle au champ d'aimantation, au moins dans une partie du volume occupé par le matériau ferromagnétiqueRon obtient un effet non réciproque, notamment en ce qui concerne la phase d'une onde qui se propage, au moins partiellement, suivant un mode non ESE puisque, par commodité technologique, le champ d'aimantation est perpendiculaire à la direction de propagation. Cette condition est indispensable pour obtenir l'effet non réciproque dans le matériau. la demanderesse avait observé qu'une telle structure présente une largeur de la bande des fréquences utilisables supérieure à celle des dispositifs non réciproques utilisant une propagation suivant le mode TEM. La présente invention concerne des dispositifs non réciproques fonctionnant aux fréquences V3F, u' et dans les bandes de fréquences plus élevées présentant au moins l'ensemble des éléments suivants - une structure servant à la propagation constituée au moins d'une partie en un matériau magnétique à propriétés gyromagnétiques de caractéristiques jUfo et Ef en l'absence de champ dtaimentation et présentant sa plus grande dimension parallèlement à la direction de propagation et deux autres dimensions petites devant celle-ci - un dispositif établissant un champ magnétique continu sensiblement homogène perpendiculaire à la direction de propagation dans au moins une fraction dudit milieu magnétique de façon que la valeur de R soit grande par rapport à pifo dans un sens de propagation et petite devant cette valeur dans le sens opposé. Les dimensions de la structure sont choisies de façon à contenir la presque totalité de l'énergie dans le sens de propagation direct; - un élément d'entrée, un élément de sortie servant d'inter- connexion avec les circuits associés - un dispositif excitateur transformant les ondes d'entrée en onde de surface !K ou quasi TM ou hybride HE11 j et les ondes de surface en onde de sortie La structure servant à la propagation comporte au moins une partie en matériau magnétique.Pour certains modes d'ondes de surface, notamment le mode hybride HE11, cette partie peut constituer la totalité du milieu. Ainsi qu'on l'a dit plus haut, en effet le champ magnétique présente une polarisation non plane ce qui assure une interaetion avec le champ d'aimantation. Celle-ci est nulle si l'onde est plane, par suite de l'orientation du champ d1ai- mantation imposée par la technologie de réalisation. Dans certains modes d'ondes de surface, il est nécessaire de favoriser l'établissement d'une polarisation non rectiligne du champ magnétique alternatif. Cela est obtenu en associant un milieu diélectrique au milieu ma magnétique de façon que la surface de raccordement des deux milieux contienne la direction de propagation et que le milieu composite ainsi constitué soit électriquement continu dans un sens de propagation, sous peine d'introduire des pertes d'insertion élevées. La continuité du milieu se traduit par la condition fo Ef entre e où Je et (e sont les caractéristiques du diélectrique (pls = pratiquement). Dans certaines réalisations, la structure servant à la propagation peut être associée à un conducteur de forme adaptée à la sienne. La structure ainsi constituée est analogue à celle d'un conducteur Earm-40ubau pour une structure de révolution ; dans le oas d'une structure plane, elle se rapproche de celle intitulée plaque Rarms-Goubau u par H. Kaden dans l'article n Dielektrische und Metallische Wellenleiter " publié dans la revue " Archif fur Elektrische Ubertragung " d'Août 1952, p. 319-332, et formée par un plan conducteur illimité surmonté d'une couche isolante dans laquelle se propagent des ondes de surface. Dans le cas présent, le milieu homogène ou composite est forcément limité, ce qui transforme le mode de propagation de TM en quasi TN ou sensiblement en mode hybride HE11.Le conducteur n'est toutefois pas essentiel à la réalisation des dispositifs selon l'invention ainsi qu'il apparaîtra à la lecture des descriptions qui suivent. La forme géométrique du milieu > homogène ou non; peut autre quelconque dans la mesure où les paramètres géométriques obéissent à la condition mentionnée ci-iessus. En particulier, on donnera des exemples de structures planes et de structures cylindriques. 'étu- de théorique générale de la propagation d1ondes de surface TM ou quasi M et d'ondes de surface hybrides par exemple de type ESt1 dans le milieu homogène ou composite utilisé dans les réalisations selon l'invention est trop complexe pour btre reproduite ici. La théorie mathématique complète conduit à des équations transcendantes. L'essai de théorie fait par H. Eaden dans l'article qui vient d'être cité, est limité à un milieu de permittivité t et de perméabilité constante P = tenon magnétiqui. Ces travaux conàui- sent rapidement à des équations transcendantes. Lorsque le milieu est magnétique, l'étude est encore plus complexe. On donne à la fin de la description des formules correspondantes à un caq particulier. Le dispositif transformateur d'ondes nécessaires à l'éta- blissement tondes de surface dans le milieu homogène ou composite peut être l'un quelconque des dispositifs connus. On trouvera certains exemples de tels transformateurs destinés à des structures cylindriques dans le brevet français n 1.113.753 déposé le 21 mars 1951 par G. Goubau. On connaît également des transformateurs mieux adaptés à des structures planes qui sont directement dérivés de ceux décrits dans l'article de . Chavance et Chiron déjà cité. Le caractère anisotrope du matériau aimanté provoque une déconcentration de l'énergie alternative dans l'un des sens de propagation. Dans le cas de dispositifs utilisant l'anisotropie en vue de provoquer une atténuation de l'énergie dans l'un des sens de propagation, l'énergie non désirée doit être absorbée sous peine de perturber le fonctionnement de dispositifs voisins. Il est donc prévu dans ces réalisations d'adjoindre à la structure servant à la propagation,qulelle soit homogène ou non, un élément absorbant l'énergie alternative. Lorsque les dispositifs selon l'invention utilisent l'anisotropie du matériau magnétique en vue de produire un déphasage non réciproque, la totalité de l'éner- gie doit être conservée dans la structure dans les deux sens de propagation.L'utilisation d'un milieu composite est alors nécessaire et les dimensions géométriques sont calculées en tenant compte de cette condition. L'élément absorbant n'est plus utilisé. Les dispositifs selon la présente invention présentent, par rapport aux dispositifs de l'art antérieur un élargissement très important de la largeur de bande transmise car, ainsi que le Montre l'expérience et qa'on le justifiera par une formule approchée, de telles structures ne présentent pas de fréquence de coupure à la partie supérieure de la bande mais seulement une fréquence de seuil qui ne dépend que des caractéristiques électriques et géométriques du milieu de propagation ou de ltensemble milieu conducteur.Les modes parasites supérieurs qui pourraient s'exciter peuvent facilement être atténués par des moyens connues ils s'avèrent défavorables, on utilise par exemple, suil'art l'art connu, des plaques ou des fils métalliques perpendicu laires aux composantes du champ électrique alternatif. L'expérien Ce montre que la largeur de la bande utile peut dépasser quatre oc- taves sans précaution particulière. De telles largeurs de bande doivent évidemment être transmises par les différents éléments cons- tituant lea dispositif s selon l'invention, notamment 1' excitateur d'onde de surface. L'amélioration de la tenue en énergie des dispositif s selon l'invention par rapport à ceux de l'art antérieur provient de plusieurs caractéristiques de l'invention. Elle ne concerne bien entendu que lee dispositifs utilisant l'atténuation non réciproque. Ba plus facile à expliquer est celle qui résulte de la position mé- me du dispositif d'absorption de l'énergie dans le sens de propagation inverse, le plus souvent appelé atténuateur. Celui-ci est en effet placé à l'extérieur du milieu de/P P e ess'donc entouré d'air sur toutes ses faces sauf celle en contact avec le milieu et peut occuper un volume compatible avec une évacuation efficace des calories sans influer sur les pertes directes puisque dans ce cas la presque totalité de l'énergie se propage dans le milieu > homogène ou composite. Un tel atténuateur peut donc assurer une plus grande stabilité de température pour un niveau énergétique donné, ou dissiper une puissance beaucoup plus élevée pour une élévation donnée de température. Lorsque le milieu utilisé est colnposite, celui-ci se comporte globalement corme un milieu anisotrope à cause de l'anisotro- pie de la fraction en matériau magnétique. Lorsque les valeurs des paramètres géométriques de la ou des deux parties ont été choisies de façon que la presque totalité de l'énergie soit concentrée dans le milieu pour une propagation dans le sens direct, le résultat est atteint par le choix des diuzensions géométriques du milieu. L'anisotropie du milieu magnétique entrain une déconcentration de l'énergie dans le cas d'une propagation en sens inverse.Le déséquilibre dépend de la variation de pf dans le sens direct et dans le sens inverse, et il est bien évident que la nature du matériau et le champ d'aimantation seront choisis pour obtenir une variation maximale. La variation de prof se traduit également le plus souvent par une propagation préférentielle de l'onde inverse dans l'une des deux parties seulement puisque les deux parties présentent alors des impédances et des exposants de propagation très différents. La partie servant de support à l'onde inverse n'est plus dimensionnée de façon à assurer seule une propagation optimale puisque les dimensions de sa section perpendiculairelnent à la direction de propagation sont trop faibles.Il en résulte que cette partie se comporte vis-à-vis de 11 onde inverse comme un élément rayonnant, par suite de la discontinuité électrique importante qui s'établit dans le sens inverse dans la section transversale du milieu. Il est en effet bien connu que toute ligne de transmission d'ondes de surface peut être utilisée comme élément rayonnant. Pour obtenir ce résultat, il suffit d'introduire soit une discontinuité géométrique soit une discontinuité électrique dans la-ligne de transmission. Une discontinuité de toute nature se comporte es sentiellernent pour une onde de surface, comme une source de rayonnement et non comme une source d'énergie réfléchie comme dans le cas des autres types d'ondes de propagation guidée. Cet effet s'ajoute à la variation de la caractéristique électrique du milieu due à l'anisotropie pour augmenter la non-réciprocité. En particulier tonde de surface rayonnée dans le sens inverse se propage à l'extérieur du milieu et dans le cas des isolateurs est absorbée par l'atténuateur.Lorsque l'on fait varier le sens du champ magnétique d'aim > ^ntntion, le caractère non réciproque de la structure est bien entendu conservé et les caractérisbiques directes et inverses sont permutées. nn utilisant des champs d'aimtation constants mais non uniformes dans la totalité de la partie réalisée en matériau magnétique, on peut obtenir des caractéristiques de transmission entre l'une des extrémités de la structure et un point intermédiaire correspondant à la discontinuité du champ d'aimantation qulsoientdifférentesdes caractéristiques de transmission entre ledit point intermédiaire et l'autre extrémité de la structure.Cette remarque est la base de réalisations de dispositifs circulateurs à large bande particulièrement simples et présentant des pertes d'insertion beaucoup plus faibles que les réalisations connues de circulateurs. Ainsi qu'il apparaitra plus loin, la structure comporte alors plusieurs parties magnétiques et plusieurs parties diélectriques. L'atténuateur est le plus souvent réalisé sous forme d'un dépôt, partiel ou contrnu,d'un mélange à base de carbone ainsi qu' il est bien connu. L'atténuateur est placé sur la partie du milieu qui est le siège de la propagation de 11 onde inverse ou sur la totalité du milieu composite. On verra par les exemples, que suivant les réalisations, l'énergie de l'onde inverse se propage au voisinage de l'une ou l'autre partie du milieu composite. L'atténuateur utilisé peut etre choisi pour avoir une permittivité et mame une perméabilité suffisamment élevées. Dans ce cas, l'atténuateur joue non seulement le r81e d'absorbant recherché, mais il peut contribuer dans une certaine mesure, à extraire l'énergie rayonnée ou guidée hors du milieu. En ce qui concerne les matériaux utilisés dans le milieu homogène ou composite selon l'invention, la gamme des matériaux commercialement disponibles permet un choix basé habituellement sur les pertes desdits matériaux dans la bande de fréquences de travail. Toutefois, le choix du matériau magnétique est surtout basé sur la valeur de son induction à saturation. Pour obtenir une caractéristique d'affaiblisseaent direct satisfaisante à la fréquence la plus basse de la bande passante, il est nécessaire que l'induction à saturation soit faible. Par contre, pour obtenir un écart important entre les perméabilités du ferrite dans les deux sens de propagation, il est généralement nécessaire que l'induction à saturation soit élevée. L'expérience a montré que la caractéristique de perte à champ faible doit être considérée en priorité.Il est bien connu que l'iniuction à saturationduferrite est liée à la fréquence d'utilisation par l'inégalité suivante : F(iZz) > 2,8 x (4flrjs, + Hc) où 14s est le moment à saturation Hc le champ d'anisotropie qui est valable pour un champ d'aimantation très faible.0r il est le plus souvent agréable de pouvoir réduire le champ d'aimantation de façon à réduire le poids de l'encombrement de l'aimant qui le crée.A titre d'exemple, on rappellera que l'induction à saturation du grenat d'Yttrium pur est de 1680 G, ce qui correspond à une fréquence mininrwn d'utilisation de 4.700 iZz,à à champ d'aimantation faible. Dans le cas d'un grenat d'Yttrium substitué au Gd et à AI, l'induction est réduite dans un rapport voisin de 5, ce qui permet un fonctionnement dans des conditions optimales à partir de 1000 Iflz. En ce qui concerne le diélectrique, il est souhaitable de choisir un matériau dont la tangente de perte soit aussi faible que possible dans la gamme de fréquences de travail et présentant généralement une permittivité voisine de celle du ferrite. Dans le cas des grenats cité ci-dessus, cette valeur est voisine de 15. Les diélectriques habituellement utilisés (alumine - glucine - titanates) peuvent convenir. On citera égalerent les diélectriques à structure spinelle décrits dans le brevet 69.41.928 déposé par la Demanderesse le 4 décembre 1969 qui peuvent présenter un avantage notamment si le matériau magnétique choisi présente la mme structure cristalline. En ce qui concerne l'excitateur d'ondes de surface, les travaux déjà cités servent de point de départ a leur calcul et 1' expérience permet de définir la réalisation optimale dans chaque cas particulier. On verra que dans certains cas, on préfère utiliser un dispositif continu qui s'étend d'un élément d'interconne xion à l'autre. flans d'autres variantes, l'excitation des ondes de surface et leur conversion sont assurées par deux dispositifs séparés, de meme forme le plus souvent.Ces dispositifs sont soit conducteurs, soit isolants, mais généralement plans de façon à pernettre la réalisation des dispositifs selon l'invention sous la forme intégrée, plus favorable à la réduction de l'encombrement et du poids, objectifs que s'impose tout réalisateur de dispositifs hyperfréquences modernes. L'invention sera bien comprise en se reportant à la description suivante et aux figures qui l'accompagnent données à titre d'illustration non limitative et dans lesquelles - La figure I représente une vue schématique en coupe longitudinale d'un isolateur réalisé à partir d'un milieu de propagation homogène. - La figure 2 représente une perspective cavalière d'un atténuateur utilisant un milieu composite, la figure 2A est une vue en coupe d'une extrémité du dispositif de la figure 2 éliminée de la figure 2. - La figure 3 est une vue en plan de l'excitateur d'ondes de surface du dispositif de la figure 2. - Les courbes de la figure 4 représentent les caractéristiques du dispositif de la figure 2. - La figure 5 est une variante de la réalisation de la figure 2 sans plan de masse. - La figure 6 représente une vue en plan de l'interconnexion de l'excitateur d'ondes de surface utilisé à la réalisation de la figure 5. - La figure 7 représente les caractéristiques du dispositif de la figure 5. - Les figures 8 et 10 sont deux variantes de réalisation d'un isolateur avec plan de masse. - La figure 9 est une vue de l'excitateur d'ondes~de surface de la figure 8. - La figure 11 représente les caractéristiques de l'isolateur de la figure 8. - La figure 12 est une variante d'isolateur de structure cylindrique. - La figure 13 est une vue en plan de l'excitateur d'ondes de surface utilisé avec la structure de la figure 12. - La figure 14 représente une réalisation de déphaseur non réciproque. - La figure 15 est la courbe caractéristique du déphaseur de la figure 14. - Les figures 16 et 17 représentent d'une façon schématique deux variantes de circulateurs réalisables avec des déphaseurs de la figure 14. - La figure 18 est une vue en coupe d'un circulateur trois voies dont la caractéristique est représentée sur la figure 19. - La figure 20 est une vue en coupe d'un circulateur quatre voies dont la caractéristique est représentée sur la figure 21. - Les figures 22 et 23 illustrent l'explication du fonctionnement des dispositifs de la figure 20. La figure i représente un isolateur réalisé suivant l'invention. Cet isolateur est constitué essentiellement par une plaque de matériau gyromagnétique 2 qui repose sur une plaque métallique 1. L'excitation de l'onde de surface est assurée à l'aide d'une feuille métallique 5 très mince vue en plan sur la figure. La feuille est terminée par un triangle à chaque extrémité et placée au milieu de l'épaisseur du milieu magnétique 2. Il y a donc une deuxième plaquette au-dessus de la feuille métallique 5. La largeur de la feuille est suffisamment grande pour qu'aucune onde électromagnétique de type TSIS ne puisse se propager dans la structure, seule se propage une onde de surface. La largeur de la plaque 2 est voisine de celle de la feuille métallique 5 mais elle est suffisamment réduite par rapport à celle de la plaque 1 de largeur infinie pour qu'une onde de surface du type quasi TFli s'y propage (et non pas une onde TM). Dans ces conditions, comme il est montré sur la figure 1, le champ magnétique alternatif présente une composante longitudinale Hz perpendiculaire à la composante Nx. La polarisation du champ magnétique est au moins elliptique. Sous l'action du champ d'aimantation, pour un sens donné de ce champ, la perméabilité du matériau est plus grande que la perméabilité pfo initiale et pour l'autre sens, elle est plus petite. L'énergie se propage, dans chaque sens de propagation, du côté où la polarisation du champ magnétique correspond à la perméabilité la plus élevée.On choisit les dimensions de la plaquette 2 de façon que, en l'absence de champ continu, la polarisation du champ alternatif soit proche d'une polarisation circulaire et que toute l'énergie se trouve à l'extérieur du matériau. celle est alors absorbée par l'atténuateur 4 placé sur le côté du matériau 2. Dans le sens direct de propagation, le sens du champ continu d'aimantation est tel que l'énergie se propage du côté opposé à l'atténuateur, la perte d'insertion reste donc faible. Dans le sens inverse de propagation, l'énergie se propage dans l'atténuateur 4 et se trouve tot lernent absorbée. Dans une réalisation particulière le matériau gyromagnétique des deux plaques telle 2 est du grenat d'yttrium dont l'induction à saturation est voisine de 1700 Gauss. La longueur des plaques est de 55 mm, leur largeur 10 mra et leur épaisseur 1,5 mm. La feuille métallique 5 d'excitation en cuivre est placée entre les deux plaques, elle a une largeur de 10 'mn et une épaisseur de 0,05mm. Un affaiblissement direct inférieur à 2,5 dB a été obtenu dans la bande de 3,5 à 8,5 "vIIz pour un affaiblissement inverse de 15 dBsenviron dans la même bande de fréquences. Dans une réalisation du dispositif suivant la figure 1 utilisant deux plaquettes de grenat d'yttrium de largeur double,soit environ 20 mm, l'affaiblissement direct obtenu est voisin de 3 dB dans la même bande de fréquence mais l'affaSblissement inverse est inférieur à 6 dB. La réduction de la non-réciprocité s'explique facilement. En effet, lorsque la largeur de matériau magnétique est augmentée, la propagation du mode fond-lental TII est favorisée. Or, ce apode présente une polarisation/ & champ magnétique alter- natif, ce qui supprime le phénomène non réciproque(par interaction avec le champ d'aimantation). Dans certaines applications à très grande largeur de bande, il est nécessaire d'avoir une polarisation circulaire ou quasi circulaire du champ magnétique alternatif mieux définie ; par ailleurs, l'énergie non absorbée dans le sens direct qui e propage à l'extérieur du matériau peut autre perturbée par la présence d'un bottier métallique de fermeture ou par les circuits environnants. Les autres exemples de réalisation suivant l'invention qui sont décrits ci-dessous sont plus avantageux du point de vue de ces deux points. Les figures 2 et 2 représentent wn autre exemple d'isolateur réalisé suivant l'invention. Il est essentielle-lent constitué par une plaque métallique 1 sur laquelle reposent d'une part, une plaque de matériau magnétique 2, d'autre part, une plaque de matériau diélectrique 3. On a représenté respectivement en a1 et a2 les largeurs de ces plaques dont la hauteur commune est b. Le sens de propagation est perpendiculaire à la section droite (al + a2)b du milieu. L'isolateur comporte en outre un atténuateur 4 disposé au-dessus du diélectrique 3 et de merles dimensions que celuici.L'excitation de 11 onde de surface est assures par un dépôt métallique 5 représenté en détail sur la figure 3 disposé à l'intérieur du matériau magnétique. Pratiquement, le matériau magnétique 2 est constitué de deux plaquettes superposées, la face supérieure de la plaquette inférieure portant un dépit métallique dont la forme est représentée sur la figure 3 constituée par une vue en coupe du dispositif de la figure 2 suivant le plan de trace XX'. L'isolateur comporte en outre une fiche d'entrée 6 et une fiche de sortie 7 (voir figure 2A) destinées à l'interconnection avec les circuits d'alinentation et d'utilisation, l'aimant permanent établissant dans le matériau 2 un champ magnétique représenté en H sur la figure est schématisé en 8. On a représenté en 9 le boîtier qui peut être utilisé en vue de protéger mécaniquement le dispositif, étant bien entendu qutil ne participe pas à la propagation et joue un rôle purement mécanique et n'est nullement indispensable, la structure du dispositif étant suffisamment peu fragile. L'ensemble 1,2,3 constitue une structure de ligne du type Narms-oubau, susceptible de transmettre une onde de surface du type quasi TM. Lorsqu'on se rapporte à la théorie, on constate que l'établissement du mode TiI correspond à des valeurs de al et a2 infinies.Dans le cas présent, l'on peut admettre, et l'expérience le confirme, que l'onde de surface qui se propage dans une telle structure est un mode quasi TII. Dans un tel mode de propagation, la composante prépondérante du champ électrique est parallèle au champ magnétique H continu d'aimantation. Dans ces conditions, la présence de la fine plaque métallique 5 utilisée à l'excitation des ondes de surface ne perturberait pas la répartition du champ électrique, si elle était infiniment mince. En fait, elle produit une légère déformation du champ électrique qui ne gêne pas la propagation. La figure 3 représente une vue en plan de l'excitateur 5, la représentation de la figure 2 étant coupée par un plan dont la trace sur la figure 3 est YY'.Il présente une forme cynique épointée, dont la forme optimale a été déterminée expérimentalement à partir des cornets utilisés couramment à l'excitation des ondes de surface dans la structure cylindrique et décrits notamment dans l'article publié dans les " Annales des Télécommunications ", tome 8 nO 11 de novembre 1953, par iS. Chavance et Chiron. L'ouverture de l'excitateur est assez faible car l'en- combrement radioélectrique dans l'embouchure de l'excitateur est très réduite par suite de la présence du matériau ferrite à forte permittivité dans cette embouchure. Les interconnexions sont assurées en reliant l'âme centrale des fiches coaxiales 6 et 7 à l'ex- citateur 5 découpé dans une feuille de cuivre. Le rôle de la plaque métallique 5 est particulièrement favorable dans la réalisation de la figure 2. Ainsi qu'il apparaît sur la figure 3, elle recouvre la presque totalité de la surface du matériau magnétique 2. L'expérience montre que l'on peut utiliser un excitateur d'ondes de surface occupant une fraction de la surface de la partie 2.Toutefois, la présence d'un plan métallique, de grande largeur, au milieu du matériau ferrite interdit toute propagation suivant le mode usuel ?SK. En effet, le calcul montre que la présence de la métallisation 5 réduit l'impédance caractéristique du milieu à une valeur infé rieur à 1 ohm dans le cas d'une propagation suivant le mode TE Il en résulte que si l'excitateur d'ondes de surface 5 n'assure pas une transformation parfaite de 1' onde transmise à la borne d'entrée en onde de surface, celle-ci ne peut se propager dans la structure telle qu'elle est représentée sur la figure 2. L'excitateur 5 joue donc un r81e de filtre de mode indésirable. Les courbes caractéristiques de la figure 4 ont été obtenues avec un dispositif analogue à celui représenté sur la figure 2 et représentant les dimensions suivantes : al = a2 = 10 mm, b = 3 mm, la perméabilité/ufO initiale du grenat utilisé est de 0,80 environ comme il est montré sur la figure 22, la perméabilité tensorielle dans le sens direct est de l'ordre de 1,60 , la permittivité de ferrite #f = 15, la permittivité de diélectrique td = 15- L'excitateur d'onde de surface 5 est une plaque métallique en cuivre d'épaisseur 0,05 min et de largeur 10 min. Le matériau ferrite constituant la partie 2 est un grenat d'yttrium pur, le diélectrique constituant la partie 3 est une cé ramique frittée à base de titanate de magnésium. L'atténuateur 4 est constitué par un aggloméré de poudre de fer et de résine d'épaisseur 3 mm. Le champ magnétique utilise est de 300 Gauss environ. La figure 4 représente les courbes expérimentales donnant en fonction de la fréquence les pertes d'insertion (courbe inférieure) et l'atténuation dans le sens inverse (courbe supérieure). On remarque que l'atténuation directe conserve une valeur qui ne dépasse pas 2,5 dB entre 3 et 13 GHz. La courbe supérieure montre que l'atténuation inverse n'est pas inférieure à 21 dB dans la mbme bande. Elle atteint 25 dB à certaines fréquences. La structure de la figure 2 n'est pas optimale notamment en ce qui concerne le choix du matériau magnétique étant donnée la valeur inférieure de la fréquence dans la bande utile et surtout, ainsi qu'il sera montré plus loin, en ce qui concerne le choix des paramètres a1 et a2. Le fonctionnement du dispositif sera étudié après la de cription. On peut considérer que sous l'action du champ magnétique continu d'aimant tion E, la perméabilité du ferrite constituant la partie 2 atteint une valeur voisine de 1,60 dans le sens de propa- gation direct. Les dimensions a1, a2 et b sont choisies de façon que l'encombrement radioélectrique de l'onde de surface quasi i soit voisin du volume du milieu 1,2,3.Dans le sens de propagatior inverse, la perméabilité apparente du milieu 2 est ramenén à une valeur faible par rapport à pfo et est de l'ordre de 0,25 et la quasi totalité de l'énergie se propagpour pour les raisons expliqllées précédemment, dans la partie droite de la structure, c'est-àdire vers le diélectrique 3 et autour de celui-ci. Les dimensions de celui-ci sont inférieures à l'encombrement radioélectrique. Dans ces conditions, une grande partie de l'énergie se propage dans le volume occupé par l'atténuateur 4 où elle se trouve dissipée sous forme de chaleur ; de plus, la partie diélectrique agit également, dans ces conditions, comme un élément rayonnant.Cette explication sommaire rend compte du caractère non réciproque du dispositif mais ne prétend à aucune rigueur. La figure 5 représente une variante de réalisation d'un isolateur selon l'invention. Sur le plan technologique, la différence essentielle entre la structure de la figure 5 et celle de la figure 2 réside en l'absence du plan métallique 1 dans cette nouvelle réalisation. On reconnaît en 2 le matériau magnétique, en 3 le matériau diélectrique, en 5 la plaque métallique servant d'excitateur d'ondes de surface. L'excitateur 5 peut être analogue à la réalisation de la figure 3. Les figures 6 et 9 en représentent des variantespréférées.L1atténuateur est également représenté en 4, le mode de propagation dans la structure de la figure 4 est différent de celui de la structure de la figure 2. L'on n'a pas repré- senté l'aimant 8 ni le boîtier 9 pour simplifier le dessin. Selon une variante de réalisation de l'isolateur repré- senté sur la figure 5, le diélectrique 3 est supprimé. La propagation de l'onde de surface s'effectue dans la structure limitée au matériau gyromagnétique 2. La réalisation est voisine de celle de la figure 1 (lue plan de massez étant omis). Il est évident qu'une telle structure rentre dans le cadre de l'invention. Cependant,les inconvénients déjà signalés à propos de la structure de la figure 1 se retrouvent ici et la solution du matériau composite parant pré férable. la L'étude de/propagation d'une onde de surface dans une structure de matériau magnétique + diélectrique, montre que la présence du diélectrique favorise l'établissement d'une polarisation circulaire du champ magnétique de l'onde à haute fréquence. En effet, la présence de diélectrique crée une composante longitudinale du champ électrique au détriment du champ électrique transversal. iiIais toute modification de champ électrique s'accompagne d'une modification de champ magnétique et inversement. Par suite, la présence d'une conposante de champ électrique longitudinal donne naissance à une composante de champ magnétique longitudinal qui vient renforcer le champ magnétique existant à cause de la dimension finie de matériau gyromagnétique. La présence de diélectrique permet en plus d'obtenir une polarisation elliptique privilégiée il n'y a plus comme dans le cas de la structure à un seul matériau homogène (figure 1), deux polarisations elliptiques de champ magnétique dans chaque sens de propagation mais une polarisation nettement prépondérante.Cela a donc l'avantage supplémentaire de donner au matériau gyromagnétique une efficacité sensiblement plus grande. Cette polarisation quasi-circulsire est particulièrement favorable à une inter-action efficace entrele champ magnétique alternatif et, le champ d'aimantation continu appliqué au matériau ferrite et favorise par conséquent le caractère non réciproque d'une telle structure. Sur le plan pratique, la propagation de l'onde de surface dans le milieu composite 2,3 nécessite une continuité électrique de la structure dans le sens direct pour obtenir une perte d'insertion acceptable ; pour cela, il faut ajuster les impédances caractéristiques des deux parties de la ligne. Ces conditions d'égalité de phase et d'amplitude sont surtout nécessaires pour éviter que l'onde de surface ne se transforme, en partie tout au moins, en onde rayonnée. La pertnéabilité du ferrite étant tensorielle,cela signifie que la perméabilité, dans une section droite de milieu n'est pas la même dans les directions verticale et horizontale (Oy et Ox). En particulier dans le sens direct, la perméabilité dans-la direction Oy, c'est-à-dire dans la direction de champ continu, est égale à la perméabilité initiale pfo, tandis que dans la direction Ox elle sera voisine de la perméqhilité tensorielle du matériau dans la direction de propagationt ssansdiraeCst){-e on leur de la perméabilité /Ufd, elle peut etre ou supérieure ou infé rieur à fo. Pour que l'onde de surface soit conservée, les déphasages de 1'onde transmise dans le matériau gyromagnétique et le diélectrique doivent etre les mêmes. Cela signifie que les paramètres géométriques electriques du milieu doivent satisfaire sensibleinent aux relations suivantes : Ces formules sont utilisables à la fois pour les structures des figures 2 et 5 (avec et sans plan de masse). La figure 6 représente une vue de c8té de l'excitateur d'ondes de surface préféré utilisé à la réalisation du dispositif de la figure 5. Ainsi qu'il apparat, l'excitateur de mode est essentiellement constitué par un cylindre métallique 13 en forme de cornet rempli d'un matériau diélectrique 12 d'une permittivité voisine de celle du matériau gyrornagnétique. Une feuille métallique 11 de faible épaisseur; identique à 5 de la figure 3 es-t utilisée. L'excitation est en fait assurée à l'aide de ltensemble cornet diélectrique et feuille métallique 11 ; mais dans ce type d'excitateurX particulièrement applicable aux structures sans plan de masse, il n'est pas nécessaire que la feuille métallique centrale soit continue sur toute la longueur de la ligne, il peut n'y avoir aucune liaison métallique entre les deux conducteurs centraux des fiches coaxiales. Une telle structure excite dans la ligne 2,3 de la figure 5 une onde de surface se propageant suivant le mode XB11 (ou mode voisin) dans le guide diélectrique plein constitué par l'en- semble 2,3.Les inventions des parties 2 et 3 sont les mêmes, ainsi que leur nature, que celles ayant servi à la réalisation des éléments homologues représentés sur la figure 2. La caractéristique de l'isolateur ainsi constitué du point de vue des affaiblissements elle est très voisine de celle représentée sur la figure 4 avec toutefois un déplacement vers les fréquences élevées ; en gros, les fréquences de la bande utile sont multipliées par 2. On peut expliquer théoriquement cette translation de la garnnle des fréquences utiles en faisant appel à la théorie des lignes images.La structure de la figure 2 avec le plan métallique 1 se comporte en effet comme une structure double constituée de la structure représentée sur la figure associée à une structure symétrique par rapport à la plaque métallique 1. Pour obtenir des résultats équivalents après suppression du plan métallique 1, il faudrait donc utiliser la structure complète constituée par la structure réelle et son image. Cette hypothèse a été confiriiée par des résultats expérinentaux obtenus sur un isolateur réalisé suivant le modèle représenté sur la figure 5, c'est-à-dire sans la plaque métallique 1, en utilisant des épaisseurs b doubles à la fois pour le matériau magnétique et le diélectrique, c'est-à-dire en utilisant b = 6 mm et un excitateur d'ondes de surface du type représenté sur la figure 3. Cet isolateur utilisé avec deux atténuateurs disposés symétriquement par rapport au plan de l'excitateur de mode 5 a une bande de fréquences utile se rapprochant de celle de la réalisation de la figure 2, c' est-a-dire de 3 à 13 gigacycles, avec une perte d'insertion inférieure à 3 décibels dans la bande et une atténuation inverse supérieure à 22 décibels dans la m8me bande.Les performances de cette réalisation sont très voisines de celles de la figure 2 (figure 7). On a représenté sur les figures 8 et 10 des variantes de la réalisation de la figure 2 c'est-à-dire des isolateurs dans lesquels la propagation se fait dans une structure constituée d'unplan métallique i associé à une partie rnagnétique 2 et une partie diélectrique 3. Dans cette variante de réalisation, les différents paramètres géométriques et électriques sont choisis de telle sorte que, dans le sens inverse, l'énergie sorte de la structure du côté du matériau gyromagnétique. Pour cela, contrairement aux structures précédentes, on choisit pour le sens direct de propagation celui où la valeur de la perméabilité du ferrite est /ufd inférieure à pfo. Dans ce cas, l'énergie dans le sens direct se concentre dans le diélectrique et la perte d'insertion est plus faible que celle obtenue dans une structure utilisant pour le sens direct la perméabilité /Ufd supérieure à /uf ç L'atténuateur 4 est alors essentiel-lement disposé au voisinage du matériau gyromagnétique 2 ainsi qut il apparaît sur les figures 8 et 10. Les courbes de la figure 11 montrent les caractéristique d'un isolateur réalisé suivant le schéma de la figure 8 on a représenté sur la figure 9 une variante d'excitation d l'onde de surface pour une structurW 7 Ma figure 8 Dans le sens direct, la perméabilité du ferrite /ufd étant plus petite que l'encombrement radioélectrique de l'énergie est plus grand et 11 ex- citation peut être plus difficile.Celle-ci est améliorée en utilisant une excitation de ême type que celui montré figure 6 c'est-à- dire un cornet 13 rempli d'un diélectrique 12 dans lequel vient s' emboiter le milieu composite 2-3 l'excitation par cornet est aussi complétée par l'excitation par plaque métallique 11. Les courbes de la figure il donnent les caractéristiques de l'isolateur montré figure 8. La figure 12 représente une variante du dispositif selon l'invention dans laquelle le milieu de propagation composite pré sente une forme cylindrique, les variantes précédentes étant parallélépipédiques. Le diélectrique 2 et le ferrite 5 se présentent sous la forme de barreaux de section semi-circulaire dont les deux faces planes se raccordent. L'atténuateur 4 se présente sous la forme d' une gaine cylindrique 4 entourant soit la totalité de la structure, soit surtout la partie servant de support à la propagation de l'onde inverse, ainsi qu'il est figuré sur la figure 12.Les interconnexions sont assurées comme dans les structures précédentes par des fiches coaxiales 6 et 7 dont les conducteurs centraux 16 sont connectés à l'excitateur d'ondes de surface 15 constitué par une feuille métallique disposée dans le plan de la face commune aux parties 2 et 3 et présentant la forme représentée sur la figure 13 d'un rectangle associé à deux triangles isocèles dont la base est confondue avec le petit côté du rectangle. Dans certaines réalisations où le dispositif est long l'excitateur urique 15 peut être remplacé par deux transformateurs de mode non contigus tels ABCDX et A'B'C' D'E'. La figure 14 représente d'une façon schém-tique la structure d'un déphaseur non réciproque selon l'invention La structure est identique à celle constituant un isolateur, seul l'atténuateur a été omis. Le champ continu nécessaire en vue d'obtenir une variation maximale de phase est sensiblement de même valeur que celui du champ continu d'aimantation utilie- -dans la structure isolateur de la figure 2 ou dans la structure isolateur de la figure 8 pour obtenir un rapport maximal entre l'affaiblissement inverse et l'af faiblissement direct. Ces résultats confirment que l'énergie est presque entièrement à l'intérieur du milieu dans un sens de propagation et presque entièrement à l'extérieur de celui-ci dans l'autre sens ; toutefois dans un déphaseur, il peut être venant d'obtenir des affaiblissements trop différents suivant le sens de propagation.Or, on a vu plus haut dans le cas des isolateurs, que l' atténuation dans le sens inverse résultait, pour une partie au moins, des pertes par rayonnement de la structure, cette cause de perte doit être évitée dans un déphaseur. il est donc important de choisir les dimensions a1, a2 et b de la structure de façon que le volume du diélectrique soit supérieur à l'encombrement radioélectrique pour réduire les pertes dans le sens de propagation inverse, dans le type de réalisations où l'impédance du ferrite est faible dans le sens inverse. La théorie de la propagation d'une onde de surface dans un guide diélectrique plein permet de fixer les ca- ractéristiques géométriques de la structure de façon à assurer cette condition. La figure 15 est une courbe caractéristique du déphaseur de la figure 14/fonction du champ magnétique d'aimantation à la fréquence de 6000 lEz. Le déphasage différentiel apporté par le dispositif est mesuré en degré par la différence des ordonnées, pour une valeur donnée du champ d'aimantation. On remarque que pour un champ voisin de 1500 oersteds, ce déphasage est voisin de 900. La réalisation du déphaseur de la figure 14 présente les mêmes valeurs des paramètres géométriques que l'isolateur de la figure 2. On peut par ailleurs réaliser un circulateur à l'aide d un tel déphaseur. Les figures 16 et 17 sont les schémas de structures connues de circulateurs réalisés à partir de déphaseurs. Le circulateur en delta de la figure 16 est constitué de trois cellules de déphasage 20, 21, 22 assurant chacune un déphasage différentiel de 600 et constituées par exemple par le déphaseur de la figure 14. Les trois voies du circulateur sont représentées respectivement en 23, 24, 25. Un tel circulateur a déjà été mentionné dans le brevet français nO 1.567.104 déposé par la Demanderesse le 6 décembre 1967. Le schéma de la figure 17 correspond à une structure simple de circulateur à quatre voies 26, 27, 28 et 29 bien connue. Le circulateur de la figure 17 est constitué de deux coupleurs à 3 dB, 30 et 31 et de deux cellules de déphasage à 900, 32 et 33 analogues à la réalisation de la figure 14. L'une des voies comporte également une deuxième cellule de déphasage 34 assurant un déphasage fixe de 1800 réalisées par exemple par une longueur de ligner chargée ou non de diélectrique, et de longueur égale à la demie longueur d'onde de phase dans la ligne. Les coupleurs 30 et 31 peuvent par exemple ê- tre du type décrit dans l'article publié par Shelton dans le numéro d'avril 1965 de la Revue " vlicrowaves ", pages 14 à 19. Le coupleur est obtenu par association de coupleurs à 8,34 dB. Ils couvrent la bande 1 à 10 GEZ et ne limitent par conséquent pas celle des éléments déphaseurs.De tels coupleurs sont décrits dans le brevetfran- çais 1.222.658 de la demanderesse le schéma de la figure 18 représente une vue en coupe suivant un autre plan médian contenant la direction de propagation dtun àutre circulateur trois portes suivant l'invention. Ce circulateur est constitué essentiellement par une cellule du mtme type que celle représentée sur la figure 8 dans lesquelles l'atténuateur a été omis. A la place de celui-ci uu. dispositif de couplage relié à une sortie coaxiale V3 a été utilisé. Ce dispositif de couplage peut entre réalisé par une ligne de transmission constituée par un diélectrique 40 recouvert en totalité ou en partie par une métallisation.Cette métallisation est raccordée au conducteur central de la sortie coaxiale V3 et éventuellement à la feuille métallique 5 servant d'excitation de l'onde de surface principale. Le principe de fonctionnement de ce circulateur est le suivant : dans le sens de propagation, Vt à V2 (flèche 21), le sens du champ continu de polarisation est tel que l'onde de surface se trouve à l'intérieur du matériau ; dans la direction inverse de propagation, 1 'é- nergie se trouve, comme on le sait, à l'extérieur de la structure et est captée par le dispositif de couplage de la sortie V. Pour les mêmes raisons, l'énergie rentrant par la porte 3 se retrouve dans la sortie 1. Les courbes de la figuré~19 représentent les caractéristiques du circulateur de la figure 18. Le schéma de la figure 20 représente une vue dans le même plan d'un circulateur quatre portes suivant l'invention. Ce circulateur est essentiellement constitué de deux cellules de même type que celle représentée sur la figure 8. Ces deux cellules sont placées l'une à côté de l'autre parallèlement et sont reliées par un dispositif de couplage 41 de .atrne type que celui utilisé pour le couplage à la portes V5 du circulateur de la figure 18.Dans certaines réalisations, il n'y a pas de couplage 41 et les deux cellules seront juxtaposées l'une à l'autre sans intervaile. Le schéma de la figure 22 représente schéLIatiquement la direction des chalaps r.lagné- tiques alternatifs dans la structure. suivant une rialisation préférée de l'invention, le sens de chars continu de polarisation appliqué sur les deux cellules est le même Dans ce cas, l'énergie rentrant dans la porte V2 de ce circulateur suit la direction indiquée par la flèche 42, l'énergie est ensuite susceptible de se partager en deux parties, une partie pouvant se diriger vers la sortie V3, l'autre partie vers la sortie V4. Gomine il est montré sur la figure, l'énergie se dirigeant vers la porte V4 trouve une polarisation de champ alternatif telle que la. perméabilité du matériau gyromagnétique soit petite alors que l'énergie se dirigeant vers la porte V3 trouve une perméabilité élevée ; énergie issue de la porte V2 est canalisée vers la di- rection à perméabilité élevée et se retrouve à la porte V3. Inversement, dans le sens 3 vers 4, la perméabilité du matériau est faible et l'énergie est conservée à l'intérieur du milieu et se retrouve à la porte V4. Les courbes de la figure 21 montrent les caractéristiques des circulateurs quatre portes de la figure 20. On remarque que les affaiblisselzents dans les quatre sens de propagation directe sont sensiblement les mêmes, ce qui est un gros avantage sur les circulateurs quatre portes réalisés par combinaison de deux circulateurs à trois portes à jonction. La réalisation des circulateurs des figures 18 et 20 est basée sur l'utilisation des cellules à matériaux cornposites magné- tique + diélectrique et sur les structures à plan de masse. I1 est bien évident que, sans sortir du cadre de la présente invention.; on peut réaliser des circulateurs à partir de cellules à matériau homogène (sans diélectrique) et de structures sans plan de masse. La propagation d'une onde de surface du type TII ou quasi TII dans la structure de la figure 2 peut entre étudiée mathématiquement notamment en partant de l'article de H. Haden " Dielektrische und rietallische ellenleiter ", et de celui de deverin et Schulten déjà cités. L'étude rapportée notamment à l'annexe I du premier article s'applique au milieu composite 1, 2, 3 lorsque le champ d'ai r.antation appliqué H est nul. Sn effet, le matériau magnétique se comporte alors colle un matériau diélectrique de perméabilité /Ufo et de constante diélectrique Efs ces deux grandeurs étant des grandeurs scalaires, c'est-à-dire constantes dans le matériau et notamment indépendsntes de l'orientation par rapport à une référence fixe, ainsi que de la fréquence si le- matériau est correcte ment choisi. Â titre d'exemple, on a reproduit sur la figure 23 les variations de la perméabilité à champ nul du grenat d'Yttrium et de fer entre 2 et 12 GHz. On voit que ce paramètre reste très sensiblement constant dans la bande. Il n'en est plus de nême en présence d'un champ H non nul, la perméabilité du matériau magnétique devenant alors une grandeur tensorielle. Ces considérations permettent de reprendre les calculs faits par Lardez. L'étude conduit aux mimés conclusions générales, à savoir que la structure ne présente pas de fréquence de coupure.Toutefois la valeur finie des parame- tres a1 et a2 conduit à la notion de " fréquence minimale " transmissible à travers le milieu 1-2-3 avec un affaiblissement direct fixé à l'avance (perte d'insertion théorique du dispositif sans tenir compte des pertes de transformation de mode ou pertes d'excitation).Si on admet que 25 p environ de l'énergie peut se propager à l'extérieur du milieu composite et entre absorbée dans la plaquette absorbante dans le sens direct, soit 1 dB de perte environ à la fréquence la plus basse de fonctionnement, on arrive à la formule simplifiée : = #d = permittivité de diélectrique a2 = la largeur de la plaque de diélectrique ; b = épaisseur commune des deux parties du milieu 2-3. La formule (3) a été calculée en supposant que les formules (1) et (2) précédemment données sont satisfaites ; dans ce cas on peut considérer que le matériau magnétique se comporte comme le matériau diélectrique et le matériau composite peut donc être assimilé à un matériau homogèneJdiélectriqueJde diélectrique, de largeur double. On a dans tout ce qui précède supposé l'existence des ondes de surface dans la structure 1-2-3. Cette existence impose toutefois des conditions, au moins aux dimensions géométriques de la structure. En utilisant les résultats de l'étude théorique relative aux structures cylindriques publiée par H. Severin et G.Schul- ten dans la revue technique Philips, tone 26 n 4, 1965, p. 114 aux conditions de la structure de la figure 2, on arrive à établir une relation entre la fréquence maximale de l'onde de surface et les paramètres géométriques qui garantisse l'existence de l'onde de surface.Cette relation est : où : al = largeur du matériau magnétique a2 = largeur du matériau diélectrique b = hauteur commune aux deux parties Ef et fd= respectivement la permittivité et la perméabilité du ma tériau magnétique dans le sens direct de propagation = la permittivité du diélectrique ( d= 1). Les formules (î) (2) (3) et (4) permettent de choisir les dimensions a1, a2 et b pour obtenir un fonctionnement dans une bande de fréquences données. Une étude complète de la propagation dans structure sort du cadre de la présente des=iption O Les équatons (1) (2) (3) et (4) s'appliquent également à la structure de la figure 5 en tenant compte, ainsi que l'a fait remarqué Haden, de l'analogie entre les structures si l'on applique la théorie de image électrique. L'application numérique des équations (1) (2) (3) (4) dans la bande de fréquences considérée (3 - 12 GNz) a donné les résultats suivants(en partant des valeurs mesurées Ed = 10 Ef = 13 fo = 0,8 /Ufd = 0,25 d = 3 mm al = 16 mm a2 = 10 mm Bnaxin = 10500 MHZ Bminiuum = 2400 MHZ R E V E N D I C A T I O li S 1 - Dispositif non réciproque à onde de surface à large bande fonctionnant aux très hautes, ultra hautes fréquences et dans les bandes supérieures comportant esssntiellement au moins les éléments suivants - un milieu servant à la propagation constituée au moins d'une partie en un matériau magnétique à propriété gyromagnétique de ca ractérietiques 8 0 et #f en l'absence de champ d'aimantation et f présentant sa plus grande dimension parallèlement à la direction de propagation et deux autres dimensions petites devant celle-ci - au moins un dispositif établissant un champ magnétique homogène dans au moins une fraction dudit milieu de façon que la valeur de fd soit grande ou petite par rapport à efo dans un sens de propagation et petite ou grande devant cette valeur dans le sens opposé - un élément d'entrée, un élément de sortie servant d'interconnexion avec les circuits assoc68 ; - un dispositif excitateur transformant les ondes d'entrée en onde de surface TM ou quasi f ou hybride quasi HE11, et les ondes de surface en onde de sortie 2 - Dispositif non réciproque, à onde de surface, a' large bande fonctionnant aux très hautes et ultra hautes fréquences et dans les bandes supérieures comportant essentiellement au moins les élé ment s suivants - un milieu composite servant à la propagation et comportant au moins une première partie en matériau magnétique de caractéristiques électrique ( J > fo et # f) et une deuxième partie en matériau diélectrique de caractéristiques électriques ( o =-1 et Xe) les deux parties ayant une surface de raccordement commune contenant la direction de propagation et étant choisies de façon qu'en l'absence de champ d'aimantation fo #f # e.#e où fO est la perméa- bilité du matériau magnétiqueà champd'aimantation nulle. - au moins un dispositif établissant un champ magnétique homogène dans au moins une fraction de la première partie dudit milieu de façon que la valeur de /Ufd soit granule ou petite par rapport à /ifo dans un sens de propagation et petite ou grande devant cette valeur dans le sens opposé.Les dimensions des deux parties sont choisies de façon à ne pas créer de discontinuité dans le milieu de propagation composite et de façon à contenir la presque totalité de l'énergie dans le sens de propagation direct - un élément d'entrée, un élément de sortie servant d'interconnexion avec les circuits associés - un dispositif excitateur transformant les ondes d'entrée en onde de surface TN ou quasi TM ou hybride quasi HE11, et les ondes de surface en onde de sortie 3 - Dispositif non réciproque à onde de surface à large bande fonctionnant aux fréquences ultra hautes et dans les bandes supé- rieures selon revendication 1 dans lequel ledit milieu composite comporte une troisième partie constituée par un plan conducteur sur lequel repose. la première partie 4 - Dispositif non reciproque'selon revendication 1 dans lequel le dispositif excitateur d'onde de surface est constitué d'un plan métallique placé à l'intérieur des première et deuxième parties du milieu composite sur toute leur longueur mesurée dans le sens de propagation et découpé suivant une forme trapézoidale dont les bases sont parallèles à ladite direction et dont les sommets appartenant à la grande base sont prolongés par des bandes conductrices jouant le rôle de tronçon de ligne d'adaptation. 5 - Dispositif non réciproque selon revendication 1 dans lequel le dispositif excitateur d'onde de surface est constitué de deux structures conductrices planes de môme forme placées dans un môme plan contenant la direction de propagation et servant de plan de symétrie à la section droite du milieu , découpées suivant des trapèzes rectangles dont les bases sont parallèles à ladite direction de propagation et dont le sommet correspondant à la grande base dont l'angle n'est pas droit est prolongé par une bande conductrice jouant le rôle de tronçon de ligne d'adaptation. 6 - Dispositif non réciproque selon revendication dans lequel le dispositif excitateur d'ondes de surface est constitué d' un plan métallique placé à l'intérieur des première et deuxième parties du milieu composite sur toute leur longueur mesurée dans le sens de prdpagation et découpée suivant la forme d'un hexagone non régulier constitué par la juxtaposition d'un rectangle dont les côtés les plus longs sont parallèles à ladite direction de propagation et dont les petits côtés sont surmontés de structures triangulaires égales sont les sonnets opposés sont prolongés par des bandes conductrices jouant le rôle de tronçon de ligne d'adaptation. 7 - Dispositif non réciproquè -selon revendication 1 dans lequel le dispositif excitateur d'ondes de surface est constitué de deux structures conductrices planes de môme forme placées dans un môme plan contenant la direction de propagation et servant de plan de symétrie à la section droite du milieu composite présentant chacune une forme pentagonale constituée par la juxtaposition d'un rectangle et d'un triangle dont le sommet opposé au rectangle est prolongé par une bande conductrice jouant le rôle de tronçon de ligne d'adaptation. 8 - Dispositif non réciproque selon revendication 1 dans lequel le dispositif excitateur d'ondes de surface est constitué d' une structure diélectrique plane rectangulaire disposée dans le plan de racuordement des deux parties du milieu composite. 9- Dispositif non réciproque selon revendication 1 dans lequel le milieu composite est de forme parallélépipédique. 10 - Dispositif non réciproque selon revendication 1 dans lequel le milieu composite est de forme cylindrique. 11 - Dispositif non réciproque du type isolateur à large bande selon revendication 1 dans lequel les dimensions dudit milieu sont choisies de façon à contenir la presque totalité de l'énergie dans le sens de propagation direct et à ne contenir qu'une très faible fraction de celle-ci dans le sens inverse et comportant un milieu absorbant en contact avec au moins l'une des faces dudit milieu. 12 - Dispositif non réciproque du type déphaseur à large bande fonctionnant aux fréquences très hautes, ultra hautes et dans les bandes supérieures comportant essentiellement les éléments suivants: - un milieu gyromagnétique homogène selon revendication 1 - un dispositif établissant un champ magnétique continu dans au moins une fraction dudit milieu de façon que la valeur de fd soit petite ou rande par apport à dans un senset grande ou peblute par rapporn a tsdans le sens.... ..oppos\ '....Les dimensions dudit milieu sont choisies de façon à contenir la presque totalité de l'énergie dans les deux sens de propagation - un élément d'entrée, un élément de sortie servant d'interconnexion avec les circuits associés - un dispositif excitateur transformant les ondes d'entrée en onde de surface M ou quasi vI ou hybride quasi NE 11, et les ondes de surface en onde de sortie. 13 - Dispositif non réciproque de type déphaseur à large bande fonctionnant aux fréquences très hautes et ultra hautes et dans les bandes supérieures comportant essentiellement au moins les éléments suivants : - un milieu composite servant à la propagation et comportant une première partie en matériau magnétique de caractéristiques électriques ( rf et # f) une deuxième partie en matériau diélectrique de caractéristiques électriques ( We ~ 1 et # è), les deux parties ayant une surface de raccordement commune contenant la direction de propagation et étant choisies de façon qu'en l'absence de champ d'aimantation Ffo fo ft Fe . e.#e eoù F fo est la perméabilité du matériau ferrite à champ d'aimantation nulle - un dispositif établissant un champ magnétique continu dans au moins une fraction de la première partie dudit milieu de façon que la valeur de ILCfd soit petite ou grande par rapport à Sfo dans un sens de propagation et grande ou petite devant cette valeur dans le sens opposé, Les dimensions des deux parties sont choisies de façon à ne pas créer de discontinuité dans le milieu de propagation composite et de façon à contenir la presque totalité de l'énergie dans les deux sens de propagation - un élément d'entrée, un élément de sortie servant d'interconnexion avec les circuits associés - un dispositif excitateur transfonmant les ondes d'entrée en onde de surface hI ou quasi TM ou hybride quasi HEa1 , et les ondes de surface en onde de sortie0 14 - Dispositif non réciproque selon revendication il comportant un excitateur d'ondes de surface selon l'une des revendications 4, 5, 6 ou 7. 15 - Dispositif circulateur constitué à partir d'éléments déphaseurs selon revendication 12 ou 13. t6 - Dispositif circulateur à trois portes constitué essentiellement par l'association d'un dispositif selon revendications 1, 2 ou 3 couplé en sa partie médiane, avec 'un tronçon de ligne de sortie, le dispositif étant lié à une voie à chacune de ses extrémités et la ligne à la troisième voie, 17 - Dispositif circulateur à quatre voies constitué à partir de deux dispositifs non réciproques selon revendications 1, 2 ou 3 couplés en leur partie centrale et dont les exttemités sont interconnectées à chacune des quatre voies0