Les techniques de microscopies hyperfréquences à balayage en champ proche connaissent un intérêt grandissant. Ces méthodes offrent des possibilités de caractérisations surfaciques et sub-surfaciques de matériaux par une mesure sans contact, non invasive et non destructive. Elles permettent également de lever les restrictions concernant la résolution spatiale limitée des méthodes classiques de caractérisation hyperfréquence. Néanmoins, l’instrumentation qui est associée usuellement à ce type de caractérisation, généralement un analyseur de réseaux conventionnel, s’avère surdimensionné pour des applications hors laboratoire. Dans ce travail de thèse, nous proposons une instrumentation complète combinant les techniques multi-port et les techniques de microscopie champ proche. Les étapes de conception et de réalisation de systèmes multi-port opérant en gammes de fréquences micro-ondes et millimétriques sont décrites. Les travaux menés s’inscrivent dans la volonté de proposer des instruments intégrant les ressources matérielles et logicielles. Les potentialités de ces systèmes sont illustrées au travers de la mise en œuvre de bancs automatisés permettant d’effectuer des mesures du coefficient de réflexion en une ou deux dimensions. La démonstration de l’apport de la technique multi-port est faite au travers d’exemples traitant du cas de défauts de nature métallique ou diélectrique, débouchant ou non débouchant en surface d’un échantillon. Ces dispositifs ont pour ambition de sortir des laboratoires de recherche afin d’adresser des applications dans le domaine de l’Evaluation Non Destructive (END). / Scanning near-field microwave microscopy (SNMM) techniques have become important tools in the imaging of materials. These methods offer the possibility of characterizing surface and subsurface materials in a non-contact, non-invasive, and non-destructive way. In comparison with conventional microwave characterization techniques, the spatial resolution has been improved in a large extent with the development of the SNMM. Nevertheless, these techniques generally require the use of an automatic network analyzer that is oversized for applications outside the laboratory. In this work, we propose a new instrumentation that combines the multi-port technique and microscopy techniques. The design and realization of multi-port systems in the microwave and millimeter-wave frequency bands are described. The investigations are driven by the will to propose instruments integrating the hardware and software resources. The potentialities of the systems proposed are illustrated trough applications in the Non Destructive Testing field in both microwave and millimeter-wave frequency bands. The validity of the approach proposed is applied for 1-D and 2-D crack detection. It is demonstrated that these systems present a viable and promising alternative to the costly heterodyne principles.

Le Contrôle Non Destructif (CND) hyperfréquence consiste à examiner un matériau de telle manière qu’à l’issue de ce contrôle, son utilisation future n’en soit pas affectée. Ce type de caractérisation est généralement réalisé au travers de la mesure des propriétés de réflexion ou/et de transmission du matériau sous test par un analyseur de réseaux vectoriel conventionnel. Cependant, ce type d’appareillage s’avère surdimensionné en termes d’éventail de mesure et donc de coût pour un usage hors laboratoire. Aussi, nous avons développé, dans une optique de faible coût, des systèmes basés sur la technique six-port. En particulier, dans ce travail, un double réflectomètre quatre-port est développé pour la mesure des paramètres de réflexion et de transmission d’un quadripôle passif dans la bande de 55 - 65 GHz. La proposition d’une instrumentation plus complète, intégrant les ressources matérielles et logicielles, permet d’entrevoir des développements de systèmes spécialisés dans le domaine de la caractérisation hyperfréquence. Ainsi, nous avons adjoint des solutions logicielles, basée sur les réseaux de neurones artificiels, pour le traitement des grandeurs mesurées, afin de satisfaire aux besoins d’une Évaluation Non Destructive plus quantitative. Enfin, dans le but d’effectuer des caractérisations de défauts dont les dimensions sont inférieures à la longueur d’onde, un microscope micro-ondes constitué du système millimétrique associé à une sonde à ondes évanescentes a été proposé. Cet ensemble permet de relever les variations en module et en phase du coefficient de réflexion du matériau sous test, de manière sans contact. / Non Destructive microwave Testing (NDT) consists in examining a material so that after testing, its future use is not affected. Such characterization is usually achieved through the measurement of reflection and/or transmission properties of the material under test by a vector network analyzer. However, this type of equipment is oversized in terms of measurements abilities and cost for a use outside the laboratory. In order to overcome this limitation, we have developed, with a view to low cost, systems based on the six-port technique. In particular, a dual four-port reflectometer is developed for the measurement of reflection and transmission parameters of passive devices in the frequency range of 55 - 65 GHz. In addition, we have proposed complete solution which integrates hardware and software resources allowing the development of specialized systems in the field of microwave characterization. The added software solutions, based on artificial neural networks contribute to satisfy the needs of a non-destructive, quantitative evaluation. Finally, in order to perform characterization of defects whose dimensions are smaller than the wavelength, a mm-wave microscope formed by the mm-wave system and associated with an evanescent wave probe has been proposed. This ensemble reveals changes in magnitude and phase reflection coefficients of the material under test, allowing non-contact measurements. ___________________________________________________________________________