lundi 24 février 2014

antennes à résonateur BIE ( bande interdite électromagnétique )

Extrait

IV. Outils de conception d’une antenne BIE

Les objectifs de la thèse étant maintenant énoncés, il est temps de s’intéresser aux moyens mis en œuvre et aux méthodes et outils disponibles au sein du département OSA pour la mise au point d’antennes. Ces outils se décomposent en deux ensembles que sont les outils numériques et les moyens expérimentaux. 

IV.1 Logiciels de simulation FDTD 

En ce qui concerne la première catégorie, bien que de récentes méthodes analytiques aient été proposées pour le design des antennes [I.30], en particulier des antennes à résonateur BIE [I.31], le principal outil de conception numérique reste le logiciel de simulation électromagnétique « full-wave » qui permet d’analyser n’importe quel type de structure d’un point de vue du rayonnement. Les logiciels de simulation électromagnétique 3D reposent pour la plupart sur une discrétisation spatio-temporelle fine des équations de Maxwell, permettant une intégration numérique de ces dernières. 

Le code utilisé au sein du département OSA a été développé par l’équipe électromagnétisme d’Xlim [I.32], une version conviviale ayant été par la suite commercialisée sous le nom de THESADE. Ce logiciel est basé sur la méthode des différences finies dans le domaine temporel (communément appelée FDTD pour « Finite Difference in Time Domain »). Le volume de calcul est divisé en cellules élémentaires (ou mailles élémentaires) parallélépipédiques, à l'intérieur desquelles sont calculées les 6 composantes orthogonales des champs électromagnétiques (Ex, Ey, Ez et Hx, Hy, Hz). La forme particulière des équations de Maxwell conduit à calculer les composantes du champ électrique au milieu des arêtes des mailles, tandis que celles du champ magnétique sont déterminées au centre des faces (figure IV.1). 












La simulation de l'espace infini se fait en introduisant un milieu à pertes à la périphérie du domaine de calcul appelé couches PML. Ce milieu a la propriété d'absorber les champs électromagnétiques, et minimise l'effet des réflexions parasites sur les frontières du maillage.

Ce type de méthode permet une simulation rigoureuse des antennes, quelle que soit la forme de ces dernières, et est donc particulièrement bien adapté à l’étude des antennes développées durant cette thèse [I.33]. Il faut par contre bien se rendre compte qu’afin de modéliser finement la structure de l’antenne, il est nécessaire d’utiliser des mailles élémentaires de petite taille, inférieures au 1/10ème de la longueur d’onde. On comprend alors que la simulation d’une antenne de plusieurs longueurs d’onde de coté va demander énormément de ressources informatiques et de temps. Un certain nombre de méthodes ont donc été développées pour pallier à cet inconvénient intrinsèque aux logiciels de simulation FDTD.














( source : epublications.unilim )

Aucun commentaire: