Thèse soutenue

Elaboration d'un simulateur electromagnetique global base sur la methode des elements finis mixtes

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Auteur / Autrice : KARINE LAINE GUILLOUARD
Direction : Jacques Citerne
Type : Thèse de doctorat
Discipline(s) : Sciences appliquées
Date : Soutenance en 1997
Etablissement(s) : Rennes, INSA

Résumé

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Dans ce travail de these, un simulateur electromagnetique global, base sur la methode des elements finis mixtes, est elabore. Il se presente sous la forme de deux modules, l'un pour des analyses en regime harmonique, l'autre pour des analyses temporelles. L'objectif est de pouvoir caracteriser des dispositifs hyperfrequences complexes, contenant aussi bien des parties distribuees que des elements localises passifs ou actifs, lineaires ou non lineaires. La ligne directrice des developpements est l'hybridation de logiciels, afin de simuler chaque domaine de nature differente par un outil adapte, le simulateur electromagnetique n'etant que l'un d'eux, et de rendre possible l'analyse rigoureuse de dispositifs de taille plus importante. La cle de ce travail repose en partie sur l'interpretation de la discretisation des equations de maxwell par elements finis mixtes en termes d'assemblage de reseaux electriques. Ainsi, le simulateur electromagnetique est couple, soit au logiciel de circuits mds, en regime harmonique, soit au logiciel d'analyse temporelle de circuits spice, en regime transitoire. En outre, dans le domaine frequentiel, l'interfacage des modules electromagnetiques bidimensionnel et tridimensionnel permet de generaliser l'excitation modale de tout type de discontinuites. De plus, la faisabilite d'une technique de segmentation rigoureuse, fondee sur le principe des diakoptics, est montree, en vue d'accroitre la taille limite des volumes etudies. Enfin, des efforts particuliers sont consacres a l'adaptation de l'outil a la simulation de problemes de rayonnement. La robustesse du simulateur pour l'etude de dispositifs hyperfrequences fortement integres est prouvee par des applications variees. Celles-ci concernent aussi bien des circuits en guide (amplificateur a diode gunn, melangeurs planaires fonctionnant en bande x ou en bande ka), que des dispositifs rayonnants (antenne active integree auto-oscillante). Parallelement, le caractere global du simulateur est mis en valeur par une etude de compatibilite electromagnetique : les interactions entre l'antenne rayonnante d'un portable et une tete humaine sont caracterisees par le calcul de bilan de puissance, de diagramme de rayonnement, ou encore de quantite d'energie absorbee.