Bibliographie & annexes
Présentation
RÉSUMÉ
Les structures de guidage HF connectent les composants d'un système ou apportent la puissance nécessaire. Des techniques de calcul ont été développées pour les concevoir et pour obtenir les meilleures performances. Cependant, leur mise en œuvre dépend de l'application et de la fréquence d'opération. Dans cet article, divers procédés en technologies planaires et multicouches sont présentés. Ensuite, le concept de matrice de répartition d'un dispositif utilisé en conception assistée par ordinateur est abordé. 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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Lire l’articleAuteur(s)
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Michel NEY : Professeur émérite à l’Institut Mines-Télécom, IMT Atlantique à Brest, France
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Camilla KÄRNFELT : Ingénieure d’études à l’Institut Mines-Télécom, IMT Atlantique à Brest, France
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Benjamin POTELON : Professeur l’Institut Mines-Télécom, IMT Atlantique 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 [E 1 170] et la théorie fondamentale des structures guidantes en général, exposée dans l’article [E 1 171]. En effet, l’objectif général de ces deux articles, il faut le rappeler, est de conduire à la mise en œuvre effective des dispositifs 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 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 sont présentés les aspects matériels de la technologie (matériaux et techniques physico-chimiques de fabrication). Dans une seconde étape, on s’intéresse 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’intéresse 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 sont présentés.
Le lecteur trouvera en fin d’article un glossaire et un tableau des notations et des symboles utilisés.
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MOTS-CLÉS
VERSIONS
- Version archivée 1 de févr. 2003 par Marc HÉLIER, Michel NEY, Christian PICHOT
- Version archivée 2 de août 2016 par Michel NEY, Camilla KÄRNFELT
DOI (Digital Object Identifier)
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Performances2. Conception assistée par ordinateur (CAO)
La recherche de circuits micro-ondes hybrides ou intégrés de plus en plus performants conduit à une complexité de plus en plus grande pour le concepteur. En effet, le regroupement de fonctions multiples sur un même circuit de petites dimensions rend indispensable l’étude préalable des interactions entre éléments. Les mesures à l’intérieur d’un circuit micro-onde étant difficiles, seule la simulation numérique est susceptible d’apporter les informations nécessaires pour son dimensionnement. Ces techniques de simulation numérique sont regroupées sous l’appellation de CAO : elles comprennent des étapes logiquement imbriquées :
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la définition initiale du circuit à partir du cahier des charges ;
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l’analyse de son fonctionnement à l’aide des modèles de ses éléments et de ses composants ;
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la comparaison entre les performances calculées et les performances souhaitées ;
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l’analyse de la sensibilité des performances en fonction des variations des valeurs des composants ;
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les modifications éventuelles pour obtenir le fonctionnement nominal par optimisation ;
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les modifications éventuelles pour rendre le circuit moins sensible à la dispersion des caractéristiques des éléments.
Lorsqu’un circuit répond au cahier des charges et présente une faible dispersion de ses performances en fonction de la dispersion des caractéristiques de ses éléments, sa fabrication est lancée. Grâce aux techniques de CAO, le concepteur se dispense d’une expérimentation longue, coûteuse et parfois impossible, comme par exemple l’étude des effets de la dispersion des valeurs des composants.
Les difficultés particulières de la CAO dans le domaine micro-ondes sont liées à la complexité des problèmes d’électromagnétisme qu’il faut résoudre pour obtenir le modèle d’un élément de circuit. C’est pourquoi la CAO des circuits micro-ondes repose sur une analyse rigoureuse des phénomènes de propagation électromagnétique dans les composants passifs (tronçon de lignes planaires) dont les principaux aspects sont présentés, par exemple, dans les articles ...
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Conception assistée par ordinateur (CAO)
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) - CHENU (S.), COUPEZ (J.-P.), KARPUS (F.), TOUBLANC (B.) - Development of new technologies using foam materials for RF device integration. - European Microwave Conference (EuMC), p. 326-329 (2013).
-
(4) - SCHMITT (S.) - La microélectronique hybride – La couche épaisse. - Hermes, Paris, ISBN 2-86601-232-1 (1990).
-
(5) - 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).
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...
DANS NOS BASES DOCUMENTAIRES
ANNEXES
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 de systèmes, et de calculs électromagnétiques, en rapport avec cet article. Il présente également des liens directs vers les fournisseurs de logiciels et les logiciels libres.
Dans le cadre de la simulation mutiphysique, les simulateurs électromagnétiques les plus connus ont des moteurs pour le couplage des champs avec d’autres phénomènes physiques, surtout mécaniques et plus rarement avec la biothermie (calcul en dosimétrie). Cependant, on peut noter un logiciel disponible en ligne qui permet le couplage sur demande de l’utilisateur de nombreux phénomènes :
https://www.comsol.fr/products
On peut coupler des simulateurs de chimie, électromagnétique, transfert de chaleur, mécanique et d’écoulement de fluide.
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