Dominique Pompei

Applications nouvelles de la matrice des lignes de transmission: Sélection des modes dans les lignes microondes caractérisation des éléments rayonnants

RésuméLa méthode de la matrice des lignes de transmission, à mailles cubiques ou à pas variables, permet de simuler la propagation en milieu limité. Elle donne accès à l’évolution temporelle des phénomènes de propagation en tout point de l’espace en cours de calcul. Cet article propose deux applications nouvelles. La première porte sur la détermination directe des vitesses de phase et de groupe des modes de propagation d’une ligne microonde ; elle permet une sélection des modes par lew vitesse de phase. Dans la seconde, le relevé des phénoménes de propagation avant le retour des ondes réfléchies sur les limites du milieu de propagation, ou l’usage des parois absorbantes, permettent de simuler un milieu ouvert ; les premiers résultats concernant des antennes filaires et microruban sont présentés.AbstractThe transmission line matrix method permits modification of the excitation of modes in microlines. This property gives access to phase velocities by synchronisation of excitation and propagating modes. The selection of modes is possible by this synchronisation. Group velocities are deduced from frequency modulation due to geometrical dimensions variation. In another part, two methods of infinited space simulation are proposed. Applications about radiation patterns of the dipole antenna and the half dipole are given. The input impedance and the resonance frequency are calculated for a printed strip dipole.

Extension de la théorie de Kirchhoff aux lignes rubans couplées application au calcul des coupleurs en lignes a bandes

RésuméDans le cadre des études sur les lignes rubans, les auteurs s’attachent à l’étude générale de n lignes couplées. En étendant la théorie de Kirchhoff par application d’une méthode matricielle, ils mettent en évidence l’existence de n modes spatiaux de propagation et ils définissent une matrice impédance caractéristique permettant un accès aisé à la matrice de dispersion du système. Il devient alors possible de connaître le facteur de perte et le temps de groupe de cette structure. Par la définition d’une matrice impédance ramenée, ils fournissent une approche possible des problèmes d’adaptation. Dans une seconde partie, en employant la méthode précédemment décrite, les auteurs proposent une première méthode de résolution des coupleurs directionnels dissymétriques (lignes suspendues). Ils mettent ainsi en évidence l’existence d’un mode quasi pair et d’un mode quasi impair. La matrice de dispersion d’une telle structure est obtenue de manière simple. Le coupleur symétrique apparaît alors comme un cas particulier. Outre la concordance de ces derniers résultats avec ceux déjà connus, on met en lumière une symétrie, apparaissant dans le calcul, des impédances caractéristiques en modes pair et impair.

Characterization of a Circular Polarization Microstrip Antenna using a Temporal Method

In this paper, we describe the determination of the characteristics of a very complex circular polarization microstrip antenna using a temporal method. In fact, the entire simulated structure integrates the radiating element and the phase shifter which allows to generate a circular polarization. The main characteristics such as axial ratio, deviation angle of the polarization ellipse are proposed. To validate the simulation, a comparison between the numerical and experimental results is performed. However, the differences between the experience and the simulation can be reduced by improving the spatial discretization of the antenna. Unfortunately, the excessive memory space and time computation of this simulation technique does not allow this. So we propose, at the end of this article that the association of, this simulation technique and the determination of the temporal Greens functions will allow the increased complexity of the studied structure by modelling the various elements which make up the antenna.

Etude des microcircuits hyperfréquences en régime dynamique

AnalyseLes auteurs procèdent à une étude critique de la méthode des lignes de transmission (TLM)afin de l’appliquer à une étude dynamique des microcircuits en hyperfréquence. D’importantes améliorations portant sur l’initialisation du processus dynamique, la rapidité et la précision du calcul sur ordinateur et le traitement du signal temporel obtenu sont proposées. La méthode étant dynamique, l’utilisation des symétries géométriques et électriques, et le choix des impulsions d’excitation permettent un premier filtrage sélectif de l’information à transmettre. L’utilisation de la transformation de Fourier rapide et la simplification du processus de calcul permettent un gain en temps et en précision. Enfin le traitement du signal temporel obtenu par convolution avec diverses fenêtres autorise une meilleure lecture des spectres de réponse en fréquence.AbstractA critical study of the transmissionlinematrix method has been carried out by the authors to apply it for a dynamical study of the microwaves microcircuits. As a consequence of this critical study the authors suggest important improvements on the following three points: the dynamical process initialization, the rapidity and precision of computer calculation, the treatment of the resulting time signal. The method being a dynamical one, a first selecting filtering of the information to be transmitted is performed by using the geometrical and electrical symetries. A fast Fourier transform and a simplification of the computation procedure give a gain in time and precision. At last a better reading of the frequency response spectra is obtained by treating with various windows of convolution the resulting time signal.

La tlm appliquÉe À l’Étude des antennes imprimÉes : faisabilitÉS et dÉveloppements

In this article, we underline the possibilities and the difficulties about the printed antenna characterizations using the transmission line matrix method(tlm). We briefly recall the principle of thetlm, but we will dwell on its environment for antenna applications. Then, we study different complex planar structures, computing the main characteristics such as input impedances, radiation patterns and polarization characteristics. In this study, we point out the possible errors due to the simulation process and the parameter computation softwares. Finally, to improve the accuracy of the results, we apply, compare and test the recent improvements related to the input impedance and radiation pattern computations and the absorbing boundary conditions.RésuméDans cet article, les possibilités mais aussi les difficultés liées à la caractérisation d’antennes imprimées à l’aide de la matrice des lignes de transmission(tlm) sont mises en évidence. Pour ce faire, après avoir rappelé les principes de base de latlm associée aux procédures numériques de traitement du signal, différentes structures planaires évoluées de façon à déterminer les différentes grandeurs que sont les lieux d’impédances, les diagrammes de rayonnement ou les caractéristiques de polarisation sont étudiées. Après avoir mis en évidence les possibles sources d’erreurs dues à la procédure de simulation mais également aux procédures numériques qui permettent l’extraction des différents paramètres, les améliorations qui devraient permettre d’affiner la précision des résultats sont mises en application et critiquées. Ainsi, il est mis en évidence l’amélioration possible du calcul du lieu d’impédance d’entrée et du diagramme de rayonnement en modifiant notamment le comportement des parois absorbantes.Dans cet article, les possibilites mais aussi les difficultes liees a la caracterisation d’antennes imprimees a l’aide de la matrice des lignes de transmission(tlm) sont mises en evidence. Pour ce faire, apres avoir rappele les principes de base de latlm associee aux procedures numeriques de traitement du signal, differentes structures planaires evoluees de facon a determiner les differentes grandeurs que sont les lieux d’impedances, les diagrammes de rayonnement ou les caracteristiques de polarisation sont etudiees. Apres avoir mis en evidence les possibles sources d’erreurs dues a la procedure de simulation mais egalement aux procedures numeriques qui permettent l’extraction des differents parametres, les ameliorations qui devraient permettre d’affiner la precision des resultats sont mises en application et critiquees. Ainsi, il est mis en evidence l’amelioration possible du calcul du lieu d’impedance d’entree et du diagramme de rayonnement en modifiant notamment le comportement des parois absorbantes.

Characterization of Printed Antennas with a Limited Ground Plane

A new numerical processing method is applied on the time-domain signal given by the Transmission Line Matrix method (TLM). It provides the possibility to characterize antennas such as stacked patches with a limited ground plane. We describe the techniques to obtain the radiation patterns, the input impedance and the wave polarization. The TLM simulates the propagation of electromagnetic waves in the time domain. Thus the characteristics can be obtained for a wide frequency band in a single TLM simulation. The effects of the limited ground plane are developped and shown on spatial representations of the electromagnetic fields. The results given by the TLM are compared with experimental ones.

Visualisation graphique de la propagation des ondes assistée par ordinateur

AnalyseL’une des difficultés rencontrées lors de l’étude de phénomènes de propagation et de diffraction à l’aide de méthodes numériques est, outre la méthode elle-même, l’exploitation et l’interprétation physique du volume très important de résultats obtenus. On propose une visualisation graphique permettant de présenter de tels résultats sous une forme claire et facile à interpréter.AbstractOn studies of propagation and scattering phenomena by numerical methods, one of the difficulties encountered is the physical interpretation of the great number of numerical values obtained. A clear and easy interpretation of such results is presented here, by using graphic techniques.

Amélioration du formalisme de calcul des lignes microbandes couplées. Application a l’étude des filtres

AnalyseEn développant une étude approfondie sur les filtres en technique microbande à milieu de propagation inhomogène, les auteurs ont mis en évidence trois propriétés importantes. Les coefficients d’influence propres et mutuels de N lignes microbandes couplées ont une variation linéaire en fonction de la constante diélectrique relative du substrat utilisé. Cela facilite grandement leur calcul et de là, la détermination des caractéristiques des structures microbandes étudiées. Les auteurs ont de plus constaté que le formalisme permettant cette détermination peut être grandement simplifié. On utilise pour cela une propriété des valeurs propres de la matrice des coefficients d’influence propres et mutuels du système étudié. Cette propriété a une conséquence importante au niveau des vecteurs représentant les courants ou les tensions propres de chaque mode de propagation.AbstractThe authors give three important new properties of microstrip filters in an inhomogeneous medium. They have calculated the coefficients of the matrix of capacitances in such microstrip shielded coupled lines. They note a perfect linear variation of these coefficients with εr.Moreover the authors give an ameliorated formalism to calculate the characteristics of microstrip filters. They use properties of the eigenvalues and the eigenvectors of each modes of propagation.

Vitesses des modes de propagation dans les coupleurs multicouches

RésuméLes auteurs montrent qu’il est possible de réaliser des coupleurs microbandes en milieu inhomogène dont les vitesses de propagation soient égales. Ils se placent tout d’abord dans le cas des coupleurs adjacents et montrent que les vitesses de propagation des modes pair et impair peuvent être rendues égales en utilisant soit une couche diélectrique d’appoint, soit une disposition des lignes dans leur boîtier particulière et facilement réalisable. Ils se placent ensuite dans le cas de lignes couplées «suspendues »et montrent que l’on peut avoir des vitesses égales en utilisant des lames de diélectrique d’appoint. Des résultats et graphes originaux sont donnés.AbstractThe authors realize microstrip couplers, in inhomogeneous medium, with equalized phase velocities. They study adjacent microstrip couplers. The phase velocities can be equalized by setting a supplementary dielectric layer on the conductors, or by setting an air gap on the conductor such as its height be equal to the height of the dielectric substrate. After, they study the same problem for suspended microstrip couplers.

Modes propres des systèmes couplés appliqués au calcul des lignes a méandres microbandes

RésuméLes auteurs montrent comment on peut envisager le calcul des caractéristiques d’une ligne à méandre microbande (en milieu inhomogène) en utilisant une extension de la théorie des lignes de Kirchhoff. Dans une première partie, ils apportent des informations théoriques et numériques sur les vitesses de propagation dans un système comportant plusieurs microbandes couplées. Les résultats sont donnés jusqu’à 5 bandes. L’écart des vitesses croît sensiblement avec la constante diélectrique du substrat. Dans une deuxième partie, ils donnent un exemple de calcul des caractéristiques d’un circuit à deux méandres (et donc trois lignes couplées) en tenant compte de ces écarts de vitesse. Il apparait que l’allure de la courbe de temps de propagation de groupe se déforme considérablement si la ligne à méandre est mal adaptée.