Contributions aux techniques de maillages irréguliers dans la méthode TLM : applications au calcul électromagnétique de structures à détails fins et interfaces non-cartésiennes

On irregular TLM meshing techniques : Applications to computational electromagnetics of structures with fine details and non-Cartesian boundaries

• Auteur / Autrice : Zaiqing Li
• Direction : Michel Ney
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Électronique
• Date : Soutenance en 2005
• Etablissement(s) : Brest

Mots clés

Mots clés contrôlés

Interpolation (mathématiques)

Signal, Théorie du (télécommunications)

Lignes de transmission (télécommunications)

Résumé

La simulation électromagnétique des dispositifs est aujourd'hui un outil incontournable de la conception des dispositifs et systèmes hyperfréquences. Elle permet d'éviter de nombreuses étapes de prototypage en tenant compte par exemple des effets de couplages. Elle permettra de plus, dans un proche avenir, d'effectuer de l'optimisation des dispositifs dans des temps de calcul convenables en tenant compte de ces effets. Une variété importante de ces méthodes existe. Nous nous intéressons ici à la méthode TLM (" Transmission Line Matrix ") qui est très générale et, par voie de conséquence, très coûteuse en termes informatiques. Ce défaut est essentiellement lié aux contraintes imposées par le maillage. C'est pourquoi nous proposons une généralisation de celui-ci à travers deux nouvelles techniques : le maillage non-orthogonal destiné à prendre en compte toute interface courbe ainsi que le maillage par bloc qui consiste à simuler chaque partie du maillage à sa propre échelle spatiale et temporelle. Les deux techniques sont évaluées en terme de précision, de performances ainsi que de gain en termes de ressources informatiques. Les apports sont substantiels et permettent d'envisager la généralisation de ces nouvelles approches ainsi que leur emploi systématique.

Full-wave analysis is today a requirement for computed aided design of microwave and milimeter-wave components. It accounts for all-field-coupling effects during the design process and, hence, minimizes the time required before physical implementation. In addition, coupled with optimization procedures full-wave analysis will enable to provide an efficient and accurate tool for the design of complex structures within some reasonable time. Various rigorous methods have been developed. One shall focus on the Transmission Line Matrix (TLM) method which have been proved to be a very general and accurate but very costly in terms of computer resources. The reason is essentially due to constraints imposed by the mesh size used in the whole computational volume. The proposed work focuses on the generalization of the TLM mesh by using two techniques : the non-orthogonal TLM node that allows an accurate approximation of curved boundaries and block meshing which consist to simulate every part of the mesh at the proper time and space scale. Both techniques are evaluated in terms of accuracy and computational cost reduction. Some substantial improvement is reported and it is believed that those new approaches can be generalized and readily implemented