Contributions au couplage entre la méthode TLM et la théorie physique de la diffraction pour l'analyse électromagnétique d'antennes dans leur environnement

par Jérémy Lanoë

Thèse de doctorat en Électronique

Sous la direction de Michel Ney.

Soutenue en 2008

à Brest .


  • Résumé

    La méthode TLM (Transmission-Line Matrix) est une méthode numérique capable de caractériser naturellement les dispositifs micro-ondes sur une large bande en une seule simulation, Le maillage volumique de cette méthode est tout à fait adapté à la modélisation de structures complexes et électriquement petites. Toutefois, lorsqu’il est question d’analyser des antennes à proximité d’objets électriquement grands, comme un réflecteur, le coût numérique peut devenir prohibitif. D’autre part, les méthodes asymptotiques sont parfaitement adaptées à l’analyse de structures dont la taille est grande comparée à la longueur d’onde. C’est pourquoi nous présentons une hybridation entre la méthode TLM et une méthode asymptotique afin de modéliser des systèmes contenant des éléments d’échelles variées (structures multi-échelles). Dans un premier temps, nous développons et validons un couplage entre la méthode TLM et l’optique physique dans le domaine temporel. Cette hybridation permet de modéliser précisément le champ électromagnétique émis par une antenne et réfléchi par un réflecteur. Par la suite, nous améliorons ce couplage en calculant la diffraction du réflecteur au moyen de la méthode EEC (Equivalent Edge Currents). Cette technique est formulée dans le domaine temporel à l’aide d’une dérivée fractionnaire qui permet d’obtenir des résultats de grande précision. Accessoirement, cet opérateur fractionnaire est mis à profit afin de modéliser les pertes métalliques en TLM. Enfin, nous complétons le couplage des méthodes en proposant une technique itérative pour modéliser l’interaction électromagnétique entre la source et le réflecteur.

  • Titre traduit

    Contributions to the hybridization between TLM method and physical theory diffraction for antennas electromagnetic analysis and their environment


  • Résumé

    Several numerical methods are able to rigorously model antennas. In this work, one focuses one interest to a time-domain method, namely TLM (Transmission-Line Matrix) method which is able to rigorously compute fields in structures over s wide frequency range in one single run. The mesh used for this method is very well suited to model complex structures that are of the order of the wavelength. However, when it comes to analyze for instance antennas near large electrically structures, such as metal reflectors, the numerical cost becomes prohibitive. On the other hand, asymptotic approaches are perfectly appropriate to account for very large structures compared with the wavelength. This is the reason why a hybridization between TLM method and an asymptotic method is presented. Indeed, this approach allows one to model structures containing elements with different scales (multi-scale structures). First of all, one develops and validates a coupling procedure between TLM method and physical optics in time domain. This hybridization allows one to account electromagnetic field emitted by a source and a large reflector in an accurate manner. Then, the hybrid procedure is improved by adding diffraction caused by the reflector edges with the EEC (Equivalent Edge Currents) method. The formulation of this technique is expressed in time-domain, using a fractional derivative operator which allows one to obtain some better accuracy. Incidentally, one takes advantage of this fractional operator to model metallic tosses. Finally, to enlarge the applicability of the TLM. An iterative procedure s proposed to account for the electromagnetic coupling between the source and the reflector.

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Informations

  • Détails : 1 vol. (182 p.)
  • Notes : Publication autorisée par le jury
  • Annexes : Bibliogr. p. 166-178

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  • Bibliothèque : Université de Bretagne Occidentale. Service commun de la documentation Section Droit-Sciences-STAPS.
  • Disponible pour le PEB
  • Cote : TBRC2008/9
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