Caratterizzazione di dispositivi passivi e sottosistemi integrati a microonde tramite il metodo degli elementi finiti
par Enrica Martini
Thèse de doctorat en Ingéniérie informatique et des télécommunications
Sous la direction de Christian Pichot.
Soutenue en 2002
à Nice .
mots clés-
Résumé
Le sujet de la thèse est la modélisation de composants passifs microondes par la méthode des éléments finis (FEM), avec l’objectif de développer des approches innovatrices pour rendre cette méthode encore plus performante et surmonter en même temps certaines de ses limitations. Guides et cavités de résonance de forme arbitraire délimités par murs électriques et magnétiques, contenant des milieux inhomogènes à pertes, isotropes ou anisotropes sont analysés en utilisant fonctions de bases d’ordre élevé. Les dispositifs sont modélisés comme jonctions de guides d’ondes ; dans le volume intérieur la FEM tridimensionnelle est utilisée, dans les guides le champ électromagnétique s’exprime sous la forme d’une combinaison linéaire des modes, connus analytiquement ou obtenus numériquement. En appliquant les conditions de raccordement des composantes tangentielles du champ sur les portes on obtient les valeurs des coefficients des ondes réfléchies et la distribution du champ électrique dans la jonction. Une méthode hybride couplant la FEM et la méthode de raccordement modal a été développée pour la simulation de structures grandes et complexes. Enfin une nouvelle classe de cellules tétraédriques courbes, obtenue par une transformation rationnelle de type Bézier, est proposée. Elle est très flexible et permet, déjà avec une transformation de degré deux, de représenter exactement les volumes délimités par des surfaces quadriques, alors que cela n’est jamais possible avec une transformation polynômiale, qui présente une complexité de calcul comparable. L’utilisation d’éléments triangulaires courbes obtenus par une transformation analogue est proposée pour la solution par nom de l’équation intégrale du champ électrique. Toutes les approches proposées ont conduit au développement de codes de calcul ; les résultats des simulations sont en très bon accord avec les expérimentations et les résultats théoriques.
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Titre traduit
Electromagnetic characterisation of microwave passive devices and integrated subsystems by means of the finite element method
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Pas de résumé disponible.
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Résumé
This thesis is devoted to the application of the finite element method (FEM) to the electromagnetic modeling of passive microwave components, with the aim of developing innovative approaches to enhance the efficiency and accuracy of the method. Resonant cavities and guiding structures are studied by a FEM approach exploiting higher order basis functions. Passive microwave junctions are also analyzed : FEM is applied in the inner expansion, either analytical or numerical. By imposing the coefficients of incident waves, the coefficients of reflected waves are obtained. This technique has been combined with the mode matching to create a powerful tool for the analysis of large structures involving complex junctions and rectangular waveguide sections. A new class of curved tetrahedral, obtained through a rational Bézier mapping, has been proposed and introduced in the FEM procedure. This mapping has a computational complexity comparable to that of the conventional polynomial mapping, but it is much more flexible. In particular, it allows to exactly representing volumes bounded by quadrics with a second order co-ordinates transformation. Triangular Bézier patches are proposed for mom analysis of scattering from conducting bodies. The procedures presented have been implemented, validates and applied for the analysis of structures of practical interest ; numerical results show a very good agreement with experimental results.
