Bibliographie & annexes
Présentation
En anglais
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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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
micro-ondes électronique hyperfréquence radar télécommunications défense aide à la conception assistée par ordinateur (CAO) circuit micro-onde
KEYWORDS
microwave | microwave electronics | radar | telecommunications | defence | computer-aided design (CAO) | microwave circuit
VERSIONS
- Version archivée 1 de févr. 2003 par Marc HÉLIER, Michel NEY, Christian PICHOT
DOI (Digital Object Identifier)
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Présentation
Domaines d’applications. Perspectives
En anglais
3. Performances
3.1 Pertes
On peut classer les pertes dans les structures de guidage et les lignes de transmission selon quatre types :
-
les pertes diélectriques ;
-
les pertes dans le conducteur ;
-
les pertes dues à la rugosité de surface des conducteurs ;
-
les pertes par rayonnement.
Les deux premières ont des effets dissipatifs et résultent de l’imperfection des conducteurs et des diélectriques qui constituent les guides de façon générale. Ces types de pertes ont été discutés en détail dans l’article [E1171]. On montre que, dans le cas des pertes pas trop élevées, on peut utiliser une approche perturbationnelle et établir une formule générale pour évaluer le coefficient d’atténuation linéique, lorsque la configuration des champs du mode propagé est connue. Cette approche est pertinente si on se rappelle qu’un des objectifs principaux d’un guide est d’avoir un minimum d’atténuation. Nous rappelons simplement ci-dessous quelques formules utiles. Notons cependant que si les pertes sont importantes, il est toujours possible d’évaluer l’atténuation d’un guide par le calcul électromagnétique rigoureux ou la mesure.
La troisième est produite par les irrégularités (aspérités) à la surface des conducteurs. En effet, on se rappelle que dans les bons conducteurs la densité de courant circule principalement vers la surface sur une profondeur qui diminue avec l’augmentation de la fréquence et de la conductivité (profondeur de peau). Lorsque cette profondeur est de l’ordre de la taille des aspérités, la résistance, donc les pertes, est augmentée et il faut donc en tenir compte.
La dernière résulte de la présence de discontinuités pour les structures ouvertes sur l’espace libre. Ces discontinuités peuvent être des défauts involontaires ou des structures introduites volontairement pour certaines fonctionnalités (filtres, adaptation, connexions, etc.). On discutera brièvement ce type de pertes à la fin du paragraphe.
...
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Performances
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
-
Simulation électromagnétique – Modèles et optimisation
-
Métamatériaux
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 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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