Conception électromagnétique de circuits hyperfréquences par optimisation de formes paramétrées par des courbes de Bézier

Electromagnetic design of microwave circuits by optimization of shapes parameterized by Bézier curves

• Auteur / Autrice : Ali Dia
• Direction : Stéphane Bila, Cyrille Ménudier
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Electronique des hautes fréquences, photonique et systèmes
• Date : Soutenance le 19/07/2022
• Etablissement(s) : Limoges
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Sciences et Ingénierie des Systèmes, Mathématiques, Informatique (Limoges ; 2018-2022)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : XLIM
• Jury : Président / Présidente : Christian Person
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Stéphane Bila, Cyrille Ménudier, Christophe Durousseau, Olivier Ruatta, Anthony Ghiotto
• Jury : Rapporteur / Rapporteuse : Cédric Quendo, Gaëtan Prigent

Mots clés

Mots clés contrôlés

Optimisation topologique

Bézier, Surfaces de

Filtres pour microondes

Conception assistée par ordinateur

Circuits pour microondes

Mots clés libres

Optimisation de forme

Courbes de Bézier

Filtres hyperfréquences

Shape optimization

Bézier curves

Microwave filters

Résumé

Les travaux de recherche présentés dans ce mémoire concernent la conception assistée par ordinateur des composants hyperfréquences, plus précisément les méthodes d’optimisation de forme innovantes, de développement et d’amélioration d’outils de conception assistée par ordinateurs dédiés à la mise en œuvre de fonctions passives hyperfréquences et l’amélioration des spécifications électriques des composants. Les méthodes d'optimisation implémentés dans les outils de CAO permettent d’améliorer les dimensions géométriques d’une structure, limitant ainsi l’espace de conception et l’amélioration des performances des dispositifs. Les approches d’optimisation de contour et de topologie, répondent à cette problématique et repousse les limites de conception. L’inconvénient de la majorité des techniques existante dans la littérature est le grand nombre de variables nécessaires pour paramétrer le modèle, augmentant ainsi le temps de calcul nécessaire à la résolution du problème.Dans cette optique, nous avons proposé une nouvelle méthode d’optimisation de contour, basé sur un paramétrage polynomial défini par des courbes de Bézier, permettant ainsi de réduire le nombre de variables servant à décrire la forme de la structure.La méthode proposée est utilisée pour l’optimisation de forme des composants chargés dans des filtres hyperfréquences pour l’amélioration de leur réponse et leur performance.

The research work presented in this thesis concerns the computer-aided design of microwave components, more precisely the innovative shape optimization methods, the development and improvement of computer-aided design tools dedicated to the implementation of passive microwave functions and the improvement of the electrical specifications of components. Optimization methods implemented in CAD tools allow to improve the geometrical dimensions of a structure, thus limiting the design space and improving the performance of devices. The contour and topology optimization approaches address this issue and push the design limits. The drawback of most of the existing techniques in the literature is the large number of variables required to parameterize the model, thus increasing the computational time required to solve the problem. In this perspective, we have proposeda new contour optimization method, based on a polynomial parameterization defined by Bézier curves, allowing to reduce the number of variables used to describe the shape of the structure. The proposed method isused for the shape optimization of components loaded in microwave filters for the improvement of their response and performance.