Contribution a la modelisation des circulateurs ultra miniatures : etudes des limitations en frequence

par CHARLES NGOUNOV KOUAM

Thèse de doctorat en Sciences appliquées

Sous la direction de S. TOUTAIN.

Soutenue en 1995

à Brest .

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  • Résumé

    Le choix de la technologie mmic pour la realisation de l'etage hyperfrequence des systemes embarques (radar ou satellite) se justifie par les nombreux avantages que cette technologie confere. En depit des etudes faites en ce sens, l'isolation entre emetteur et recepteur a partir des modules mmic reste un probleme non encore resolu. De nombreux efforts ont ete consentis pour realiser la fonction de duplexage a l'aide des commutateurs ou de circulateurs a base d'elements actifs. Ces derniers sont peu utilises, compte tenu notamment de leur consommation de puissance. Aux tres basses frequences, on a pu reduire la taille des circulateurs a ferrite par emploi d'elements localises a couplage non reciproque. La montee en frequence de tels circulateurs est associee d'une part a la possibilite de reduire les dimensions du cur du circulateur en utilisant des technologies d'integration particulieres et, d'autre part, pour ces technologies, a la maitrise du comportement en frequence des differents elements constitutifs du circulateur et les effets parasites associes. Par rapport aux analyses basse frequence decrivant le fonctionnement de tels circulateurs, deux types d'etudes sont effectues pour obtenir des avancees significatives dans la maitrise de la modelisation de ces dispositifs en tres haute frequence: l'etude du cur et de son eventuelle delocalisation consecutive aux limites de realisations actuelles au regard de la geometrie particuliere de celui-ci, notamment l'entrelacement. La modelisation fine des elements qui, associes au cur du circulateur permettent de fixer la frequence de travail ainsi que la maitrise de l'ensemble des elements parasites associes aux choix technologiques et dont l'importance croit avec la frequence. Cette modelisation fait appel a une etude electromagnetique des discontinuites que l'on retrouve dans le dispositif et dont les effets influent sur les performances, et qui sont source de limitations en frequence. Ce travail est donc oriente dans les deux voies citees ci-dessus. Nous prenons en compte la necessaire gradation des difficultes en relation avec les bandes de frequences choisies pour tester la maitrise des modeles developpes et l'adequation des technologies retenues. La faisabilite de ce type de circulateur est prouvee a plus de 9 ghz avec de tres bonnes performances. Le choix de la technologie de realisation prend en compte le meilleur compromis entre les difficultes de realisation, les performances et le cout. Les resultats obtenus, non encore publies a ce jour, n'occultent pas la necessite de developper une approche numerique d'etude globale, si l'on desire aller au dela de la bande x


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