Analyse et synthèse par optimisation basée sur l'algorithme génétique de filtres en guide d'ondes rectangulaire : Application à la conception de filtres multi-modes utilisant le résonance des modes à leur fréquence de coupure

par Nicolas Boutheiller

Thèse de doctorat en Sciences physiques et de l'ingénieur. Électronique

Sous la direction de Pierre Jarry.

Soutenue en 2002

à Bordeaux 1 .

mots clés

• Filtres pour microondes -- Modèles mathématiques
• Cavités résonnantes (microondes)
• Optimisation combinatoire

Résumé

Ce mémoire s'attache à établir une méthode de recherche de nouvelles structures de filtrage hyperfréquence en guide d'ondes. Une technique d'analyse électromagnétique est exposée. Celle-ci permet de caractériser toute structure composée de portions rectilignes de guide d'ondes rectangulaire dont les surfaces ouvertes aux extrémités se recouvrent partiellement. Les surfaces non partagées sont supposées parfaitement conductrices. Chaque portion de guide d'ondes est considérée emplie de diélectrique homogène isotrope. La technique de synthèse s'appuie sur un algorithme d'optimisation privilégiant la souplesse, la rapidité et la fiabilité. L'algorithme génétique est employé. II permet, de par son formalisme fortement basé sur l'abstraction, de ne pas imposer de contraintes sur la topologie de la structure optimisée ni sur le type de réponse escompté. La méthode d'analyse et la technique de synthèse sont implémentées dans un logiciel: SOFRIM (Simulation et Optimisation de Filtres Rectangulaires à Iris Multi-sections). Une interface graphique y est adjointe, conduisant par la même a un outil logiciel dédié parfaitement adapté à la synthèse par optimisation de filtres hyperfréquences en guide d'ondes rectangulaire. Le logiciel est exploité et conduit tout d'abord à la découverte d'un nouveau schéma de couplage où tous les pôles sont fournis par des modes au voisinage de leur fréquence de coupure. Ce principe conduit à des dimensions faibles pour le filtre. De plus, cette structure permet d'introduire de multiples zéros de transmission. Trois exemples de ce type de filtre sont présentés. Les résultats de la réalisation de deux d'entre eux sont décrits. Le logiciel est également employé pour introduire un zéro de transmission dans un filtre à modes évanescents à inserts diélectriques. Les filtres synthétisés valident les méthodes employées et justifient la démarche.

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