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Structures de guidage HF - Modélisations et calculs

Article de référence | Réf : E1172 v2

Structures de guidage HF - Technologie et applications

Auteur(s) : Michel NEY, Camilla KÄRNFELT

Date de publication : 10 août 2016

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RÉSUMÉ

Les structures de guidage HF connectent les composants d'un système ou amènent la puissance nécessaire. Des techniques de calcul ont été développées pour les concevoir et obtenir les meilleures performances (atténuation et dispersion minimales). Cependant, leur mise en œuvre technique dépend de l'application et de la fréquence d'opération. Dans cet article, différents procédés en technologies planaires et multicouches sont présentés. Ensuite, des aspects concernant la conception assistée par ordinateur sont abordés comme la matrice de répartition d'un dispositif ainsi que celle d'un ensemble d'éléments connectés. Puis, les performances comme l'atténuation et la tenue en puissance de plusieurs structures de guidage sont discutées. Enfin, quelques applications et perspectives sont présentées.

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ABSTRACT

HF-guiding structures: Technology and applications

HF-guiding structures connect the components of a system or supply the necessary power.Various techniques have been developed to design guiding structures and obtain the best performances (minimum attenuation and dispersion). However, the technical implementation depends on their application and frequency. In this article, various processes to implement guides in planar and multilayer technologies are presented.Then, several aspects related to computer-aided design are addressed, namely, the scattering matrix of a multi-access device and the procedure to characterize several connected elements. Furthermore, performances such as attenuation and power-handling capacity of several guiding structures are discussed. Finally, some applications and future developments are presented.

Auteur(s)

Michel NEY : Professeur à l’Institut Mines-Télécom, Télécom Bretagne à Brest, France
Camilla KÄRNFELT : Ingénieure d’études à l’Institut Mines-Télécom, Télécom Bretagne à Brest, France

INTRODUCTION

Dans cet article, on aborde un point de vue fondamental qui justifie à lui seul le développement des techniques numériques déjà exposées dans l’article [E1171] et la théorie fondamentale des structures guidantes en général, exposée dans [E1170]. En effet, l’objectif général de ces deux articles, il faut le rappeler, est de conduire à la mise en œuvre effective des circuits planaires micro-ondes et millimétriques. Reste donc un volet important qui concerne les aspects pratiques et technologiques de ces structures. Il a été souligné que la forme des guides dépend de plusieurs facteurs comme la fréquence d’opération, la puissance transportée et l’application qui demande parfois des faibles coûts ou/et la mise en œuvre sur des substrats dédiés à l’intégration avec d’autres composants pour une plus grande compacité. C’est pourquoi, dans une première étape seront présentés les aspects matériels de la technologie (matériaux et techniques physico-chimiques de fabrication). Dans une seconde étape on s’intéressera aux techniques d’aide à la conception des circuits. En effet, un guide ou tout autre composant peut être représenté par une matrice de répartition reliant les puissances transmises et réfléchies aux différents accès. Lorsque ceux-ci sont connectés à d’autres modules, il est possible de représenter la matrice de répartition globale qui tient compte des connexions internes. Ensuite, les performances en termes d’atténuation due principalement aux pertes dans les diélectriques et par conduction sont exposées, les autres types de pertes étant brièvement discutés. De plus, on s’intéressera à la limitation en puissance due aux phénomènes d’échauffement et de claquage, en décrivant brièvement leur mécanisme et en donnant quelques exemples numériques. Enfin, les domaines d’applications et les perspectives des circuits micro-ondes et millimétriques seront présentés.

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MOTS-CLÉS

KEYWORDS

VERSIONS

Il existe des versions antérieures de cet article :

Version archivée 1 de févr. 2003 par Marc HÉLIER, Michel NEY, Christian PICHOT

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BIBLIOGRAPHIE

(1) - HOFFMAN (R.K.) - Handbook of microwave integrated circuits. – - Artech House Inc. Norwood (1987).
(2) - LAVERGHETTA (T.S.) - Microwave materials and fabrication techniques. – - Artech House Inc. Norwood (2000).
(3) - SCHMITT (S.) - La microélectronique hybride – La couche épaisse, - Hermes, Paris, (1990) ISBN 2-86601-232-1.
(4) - PERSON (C.), RIUS (E.), COUPEZ (J.-PH.) - Hybrid 3D integrated circuits at millimeter-wave frequencies : advantages and trends. – Chap. 4 – Millimeter waves in communication systems. - Editor : Michel Ney, Hermes Penton Sciences : Innovative technology : Information systems and networks, p. 68-93 (2002).
(5) - IMANAKA (Y.) - Multilayered low temperature co-fired ceramics (LTCC) technology – - Springer, New York (2005) ISBN 0-387-23130-7.

DANS NOS BASES DOCUMENTAIRES

Structures de guidage hyperfréquences. Propagation et géométrie
Structures de guidage HF. Modélisation et calculs
Simulation électromagnétique – Outils de conception
Simulation électromagnétique – Modèles et optimisation
Métamatériaux

ANNEXES

1 Outils logiciels

1 Outils logiciels

Une liste de logiciels pour le calcul électromagnétique, pouvant être utiles à la caractérisation de guides, discontinuités ou de systèmes, serait bien longue à établir. Il existe depuis quelque temps un site (la pérennité ne peut cependant pas en être assurée) qui recense de façon assez complète les principaux logiciels commerciaux ou de laboratoires :

http://www.clemson.edu/ces/cvel/modeling/EMAG/csoft.html

On y trouve à la fois les logiciels de modélisation de circuits et systèmes et de calculs électromagnétiques, pertinents avec cet article. Il y a aussi des liens directs vers les fournisseurs de logiciels et les logiciels libres.

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