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Caractérisation des filtres microruban à couplage capacitif et/ou parallèle par une formulation en ondes transverses. Magister thesis,(2015) Université de Batna 2.
(University of Batna 2, 4/26/2017) BENCHERIF Karima
Les filtres jouent un rôle important dans plusieurs applications RF/micro ondes. Ils sont utilisés pour séparer ou combiner différents signaux micro ondes. Les applications émergeantes telles que les communications sans fils continuent à challenger les filtres RF/micro ondes via plusieurs exigences : haute performance, petite taille, poids léger, et prix bas. Les filtres microrubans à couplage capacitif et/ou parallèle peuvent être employés dans les applications de communication nécessitant une bande large. Plusieurs méthodes sont utilisées pour la caractérisation des filtres micro ruban telle que la méthode de résonnance transverse, la méthode des moments, la méthode FDTD, la méthode des éléments finis… La formulation en ondes transverses WCIP (Wave Concept Iterative Procedure) permet de caractériser les filtres micro ruban sans imposer aucune limitation ni sur la forme du circuit électrique ni sur le nombre de couches ni sur le nombre d’éléments métalliques et/ou diélectriques constituant le circuit. Cette approche est caractérisée par un temps de calcul réduit et nécessite moins d’espace mémoire. La formulation en ondes transverses peut être résumée en deux étapes essentielles : la diffraction des ondes incidentes sur l’interface portant le circuit électrique et la réflexion des ondes diffractée par les impédances de fermeture. Les ondes diffractées sont projetées sur la base des modes TE et TM du boitier comportant la structure. Le modèle de longueur de guide est employé pour ramener les impédances à l’interface sur laquelle le circuit considéré est gravé. Les filtres type FSS à base des rubans métalliques à couplage capacitif série et à couplage capacitif parallèle sont caractérisés par la méthode WCIP en prenant deux géométries pour chacun des deux types de filtres : filtres à deux rubans métalliques séparés d’un gap diélectrique et filtres à trois rubans métalliques séparés de deux gaps diélectriques. Les résultats obtenus résument l’influence directe de la largeur des gaps sur la fréquence de résonance. Par contre la longueur des rubans influe inversement sur la fréquence de résonance de la structure de filtrage étudiée. Par conséquent, les filtres étudiés sont ajustables en matière de fréquence de résonnance. Les résultats obtenus concernent le champ électrique, la densité de courant, l’impédance d’entrée, le coefficient de réflexion, le coefficient de transmission,… Les résultats de simulation obtenus par la méthode WCIP sont confrontés aux résultats de calcul théorique à base de l’approche d’onde unique et du guide d’ondes équivalent. Ces derniers sont moins précis mais ils donnent une information sur la variation de la fréquence de résonance des structures étudiées et donnent aussi des explications physiques de leurs comportements électromagnétiques.
Etude et modélisation des filtres microondes, planaires et compacts de type PCL et/ou SIR par une formulation en ondes transverses pour des applications multi-bandes, à bande améliorée et automatiquement ajustée. Doctorat thesis,(2019) Université de Batna 2.
(University of Batna 2, 1/26/2020) BENCHERIF Karima
Ce travail présente une contribution à l’étude des filtres microondes, planaires et compacts de type (Parallel Coupled Lines) et/ou SIR (Stepped Impedance Resonator) pour des applications multibandes, à bande améliorée et automatiquement ajustée par la méthode WCIP. L’analyse de plusieurs structures FSS par la méthode itérative WCIP est proposée, ces structures sont des filtres coupes bandes, la structure a l'avantage de la simplicité et donne des fréquences de résonance multiples facilement contrôlées par une simple variation de la longueur des rubans, ces structures sont des filtres réalisées pour des applications multi-bandes et à double polarisations. Une autre moyen utilisée pour obtenir une réponse en fréquence FSS variable consiste à utiliser des diodes PIN polarisées en inverse pour commuter les diodes entre les états ON et OFF est présentée. Ensuite, une approche de synthèse basée sur des rubans métalliques parallèles non couplées et un anneau est introduite. En déterminant la courbe caractéristique de la ruban / anneau en utilisant la méthode WCIP pour des longueurs de ruban et la circonférence extérieure de l’anneau données. Pour valider l'approche de synthèse présentée, l'approche de synthèse présentée permet également la détermination d'une FSS à base de rubans métalliques équivalentes pour des structures FSS complexes. Un bon accord entre les mesures et les résultats WCIP obtenus pour les FSS synthétisés est observé. Plusieurs nouvelles FSS ajustées électroniquement, basée sur un résonateur à saut d’impédance (SIR FSS) non couplé pour des applications multi bandes à double polarisation sont proposée. Le premier filtre SIR type patch-ruban présenté est caractérisée par deux résonances selon une direction et une seule résonance selon la direction perpendiculaire. Pour avoir trois résonances selon x et une seule résonance selon y deux motifs type SIR sont placés dans la cellule unitaire du FSS l’un perpendiculaire à l’autre. Les deux motifs sont indépendant dans les domaine spatial et spectral. Des filtres SIR et PCL à large bande sont proposés et étudiés. Pour des applications nécessitant une bande passante à l’intérieure d’une large bande coupante, trois types de filtres PCL sont proposés, étudiés et validés : des filtres PCL à rubans métalliques parallèles et couplés, filtres PCL à cellule unitaire comportant trois motifs de forme U dont le motif central est de forme U inversé, filtres PCL à base des rubans métalliques non couplés. Dans des situations où le volume ne pose pas de contrainte, deux filtres PCL peuvent être placés l’un sur l’autre séparé d’une distance donnée. SI cette distance est suffisamment grande, les deux filtres sont couplés uniquement par le mode fondamental ce qui permet de choisir une réponse spectrale au préalable construite à partir des réponse spectrale des deux filtres PCL. Un choix judicieux de ces deux réponses spectrale permet d’en finir avec une réponse large bande ou une réponse large bande coupante avec une bande passante à fréquence de résonance ajustable à l’intérieur de la bande passante. Des filtres compactes peuvent être obtenus en faisant appel à des filtres types PCL et PCL/SIR. Plusieurs filtres compactes sont proposés et étudiés. Un bon accord est enregistré en comparant les résultats de la méthode WCIP avec ceux du simulateur HFSS.