simulation hfss de filtres meghdadi hamid poux jean-charles professeurs responsables:verdeyme serge...
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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