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Simulation HFSS de filtres

MEGHDADI Hamid

POUX Jean-Charles

Professeurs responsables: VERDEYME Serge

BAILLARGEAT Dominique

Novembre 2005 – Mai 2006 Projet ELT2

Intérêt du projet

Filtre:

• Fréquence de résonance

• Pertes

• Facteur de qualité

f

fQ

0

Cavité Fonction de filtrage

Intérêt du projet

222

02

l

p

b

n

a

mcf

rr

f01

a1

b1

l1 f02

a2

b2

l2f01 > f02

mmbaGHzf 4170

Intérêt du projet

1.45 mm

1.45

m

m

1 mm

f0=17 GHzLC

f

2

10

Plan de la soutenance

Logiciel de simulation HFSS Facteur de qualité à vide d’une cavité Optimisation de la cavité Conclusion

Logiciel de simulation HFSSHigh Frequency Structure Simulator

2- Types de solution:

Driven Modal

Driven Terminal

Eigenmode

HFSS permet de:

Analyser le comportement électromagnétique d’une structureRéaliser des interprétations post-traitement

1- Dessin de la structure

Logiciel de simulation HFSS

3- Types d’excitation:

Wave port

Lumped port

Incident wave

Voltage

Current

Magnetic bias

4- Choix de l’analyse

Solution Setup

Solution Frequency

Sweep

Sweep Type: Discrete

Start

Stop

Step Size

Logiciel de simulation HFSS

5- Post-traitement

Visualisation des champs

Abaque de Smith

Paramètres S

Facteur de qualité à vide d’une cavité

R

LQ 00

cZn

LQ

21

01

cZn

LQ

22

02

210

1111

QQQQL

Facteur de qualité à vide

Facteur de qualité extérieur

Facteur de qualité en charge

Facteur de qualité à vide d’une cavité

|S21| pour différents Q0 et un Qe fixe

PerteséSelectivit

Utilisation de différents couplages pour un Q0 donné

PerteséSelectivit

Il est judicieux d’augmenter le facteur de qualité à vide et pas celui en charge

Trois méthodes de mesure du facteur de qualité à vide:

Utilisation d’un couplage faible Etude de la cavité sans pertes Utilisation de l’abaque de Smith

Facteur de qualité à vide d’une cavité

Les résultats des 3 méthodes coïncident

Mesure par utilisation d’un couplage faible

Facteur de qualité à vide d’une cavité

cnn Zn

LQ limlim 2

1

0

01

0 11

cnn Zn

LQ limlim 2

2

0

02

0 22

00

11QQ

QQ LL

Q0 = 167

Facteur de qualité à vide d’une cavité

Mesure par étude de la cavité sans pertes

Q0 = 163

R

LQ limlim

RR

0

00

0

21

111

QQQL

21

210

111

1111

QQ'Q

QQQQ

L

L

LL 'QQQ

111

0

Mesure par utilisation de l’abaque de Smith

Facteur de qualité à vide d’une cavité

21

01 ff

fQ

43

02 ff

fQ

210

1111

QQQQ L

Q0 = 162

Optimisation de la cavité

d

SC

CSRo

CdHi 0f

0fLC

f

2

10

Optimisation de la cavitéEffets de la hauteur du plot Effets du rayon de la couronne

Optimisation de la cavité

tetanconsffRo

fHi0

0

0

Lieu de Hi et Ro pour f0=17 GHz

Variations de Q0 en fonction de

dimensions du plot

Optimisation de la cavité

Apparition des modes parasites

Zones d'apparition des modes parasites

|S21| pour Hi=450 µm et Ro=278 µm

|S21| pour Hi=450 µm et Ro=280 µm

2 modes très proches:

Filtre inutile!

Optimisation de la cavité

Augmentation effet capacitif

Augmentation effet inductif

Diminution importante de la fréquence de résonance

f0 = 4,1 GHz

ConclusionCe projet nous à permis de:

Nous familiariser avec le logiciel HFSS

Renforcer nos connaissances sur les cavités résonantes

Mieux comprendre les différences entre les facteurs de qualité à vide et en charge

Utiliser différentes méthodes de mesure du facteur de qualité à vide

Comprendre l’effet d’un plot capacitif dans une cavité

Il existe aussi des possibilités de jouer sur:

La topologie du plot

Le nombre de plots

Les matériaux utilisés

Les paramètres de l’excitation

Merci pour votre attention

MEGHDADI Hamid

POUX Jean-Charles