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Rapport ADS INPT

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  • TP Hyperfrquences

    2015

    ENCADRE PAR : M. TRIBAK / M. NACHOUANE REALISE PAR : AYMAN ACHOUA / AYMAN ANIKED

    [COMPANY NAME] | [Company address]

  • TP Hyperfrquences 2015

    RemeRciement

    Nous tenons remercier Monsieur TRIBAK et Monsieur

    NACHOUANE, pour avoir prpars ce TP riche en informations, et

    adapt notre niveau. Nous les remercions galement pour leur

    encadrement, leur patience et leur gentillesse.

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  • TP Hyperfrquences 2015

    Prface

    ADS Advanced Design System est un outil de simulation lectrique et lectromagntique de systmes de circuits HF il est largement utilis pour raliser des travaux pratiques, ainsi quil permet de gnrer des masques de circuits passifs.

    Le prsent rapport traite diffrent sections, la premire section prsente les diffrents dispositifs dadaptation savoir ladaptation par ligne quart donde qui permet davoir une adaptation a bande troite, pour llargir on utilise une succession de ligne quart donde, ensuite ladaptation par stub, et enfin ladaptation par des lments localiss et distribus. La seconde section prsente deux types de diviseur de puissance, le coupleur hybride 3dB/90 et le diviseur de Wilkinson qui permet de raliser une bonne adaptation et isolation des ports de sortie. Et la dernire section consiste faire la conception dune antenne patch ainsi que ladapter en se basant sur la technique des encoches qui consiste introduire des encoches dans le patch en modifiant sa structure.

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  • TP Hyperfrquences 2015

    TP 1 :

    Les dispositifs dadaptation

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  • TP Hyperfrquences 2015

    1. Adaptation laide dune ligne quart donde Cette premire partie consiste adapter une charge avec une ligne quart donde :

    La rsolution de ce problme est fournie par la relation : Ze=Zc2/Zs

    Dans notre cas : Zc=( ) AN : Zc=63,24 ohm Ltape suivante consiste dterminer les dimensions de la ligne micro ruban pour implmenter cette impdance. Ceci se fait grce Lincalc :

    Pour Zc=63,24 ohm on aura :

    W= 1.952490 mm et L=20.939300 mm

    Pour Ze=50 ohm on aura :

    W=2.988200 mm et L=20.538500 mm

    On peut maintenant dessiner le schma :

    Aprs cela, on fixe les caractristiques du substrat, et ceux de la simulation :

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  • TP Hyperfrquences 2015

    Apres simulation du paramtre 11 on trouve :

    Ce qui signifie quon a une bonne adaptation la frquence 2 GHz

    2. Adaptation large bande

    On utilise maintenant un montage qui permet davoir une adaptation sur une bande plus large, en fractionnant ladaptation en 4 tronons /4 :

    Les dimensions des lignes quarts donde sont :

    1 : = 3.48636 = 20.3304

    2 : = 5.84388 = 19.8245

    3 : = 11.5306 = 19.1795

    4 : = 17.5031 = 18.8307

    Sous ADS, on ralise le schma suivant :

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  • TP Hyperfrquences 2015

    Apres modification par la fonction Tuning, on retrouve le meilleur compromis entre bande et niveau dadaptation, ce qui donne le schma suivant :

    3. Adaptation avec un stub On utilise maintenant un stub pour ladaptation :

    Cette fois ci en affiche aussi le design par linterface Layout :

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  • TP Hyperfrquences 2015

    3. Adaptation avec lments localiss

    3.1. Adaptation par une capacit

    On a = (73.13 + 42.54) Donc = 2.25 La capacit doit annuler la partie imaginaire de , on a donc = 0.313 et 0 = 70.014

    Sur ADS on a le schma suivant

    Affichage des rsultats et calcul de la bande passante :

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  • TP Hyperfrquences 2015

    La bande passante BP=3.38-2.52=0.86Ghz

    3.2. Adaptation par simple stub en court-circuit :

    Affichage des rsultats aprs Tuning:

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  • TP Hyperfrquences 2015

    TP2 : Conception et simulation dun coupleur 3dB/90 et dun diviseur de Wilkinson

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  • TP Hyperfrquences 2015 INTRODUCTION

    Dans ce deuxime TP nous allons tudier un coupleur hybride directif 3 dB avec une diffrence de phase de 90, qui possde des ports adapts mais non isols.

    Nous allons aussi tudier le fonctionnement du diviseur de Wilkinson, qui non seulement permet une division de puissance en sortie, mais galement lisolation et ladaptation des deux ports de sortie.

    I- Le coupleur hybride 90

    Voici le schma du coupleur 3dB / 90 :

    Z0 Zb Z0

    Za Za

    Z0 Zb Z0

    Dterminer les dimensions du coupleur

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  • TP Hyperfrquences 2015 Pour lImpdance Zb=35.35 ohm, on obtient les valeurs : W=5.11 mm et L=40.09 mm

    De mme pour Za= 50 ohm, on obtient : W=2.97 mm et L=41.15 mm

    Simulation

    A laide du logiciel ADS on dessine la structure de notre circuit :

    Vrifions maintenant les rsultats correspondant la matrice de rflexion de ce dispositif :

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  • TP Hyperfrquences 2015 On remarque que lentre du port 1 est trs bien adapte pour une frquence gale 1.05GHz

    La moiti de la puissance passe dans le port 2, avec un dphasage de /2, et lautre moiti dans le port 3 avec un dphasage de ce qui justifie la valeur -3dB aux alentours de la frquence 1 GHz.

    Le port 4 tant isol il ne prsente aucune puissance on a donc S41 =0 aux alentours de la frquence de fonctionnement du coupleur 1GHz.

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  • TP Hyperfrquences 2015 Daprs ce schma, on remarque que la diffrence de phase entre les deux ports de sortie est de 90 dans la frquence de fonctionnement.

    Simulation du coupleur en lectromagntique en utilisant le logiciel Momentum

    Le rsultat de notre simulation :

    Comparaison des rsultats obtenus en analytiques avec celles en lectromagntique

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  • TP Hyperfrquences 2015

    En faisant une comparaison sur le mme schma on constate que les rsultats sont presque identique sauf que les rsultats en lectromagntique sont plus prcise que celle obtenus en analytique.

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  • TP Hyperfrquences 2015

    II- Le diviseur de puissance de type Wilkinson

    Le diviseur de Wilkinson est un diviseur avec tous les ports adapts et qui en plus et isol. Cependant, la rsistance qui le compose entraine des pertes dnergie.

    Dfinir les dimensions du diviseur de Wilkinson en utilisant le logiciel Linecalc

    Prlvement des Paramtres S

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  • TP Hyperfrquences 2015

    Analyse :

    - S11= 0 Il y a donc adaptation lentre

    - S12= -3,15 dB la moiti de la puissance entre passe par le port 2

    - S13= -3,15 dB lautre moiti passe par le port 3 Le diviseur de Wilkinson agit comme un diviseur de puissance.

    On note galement que le diviseur de Wilkinson permet en plus de la division de puissance, lisolation des deux ports 2 et 3 et ladaptation de ces dernier et ceci grce lintgration dune impdance 2*Zc.

    On exporte notre schma sur Momentum et on refait la simulation lectromagntique :

    Afin dviter le couplage mutuel entre les deux lignes 2 et 3, on adopte une structure courb, il sajoute donc un nouveau paramtre qui est le rayon de courbure identique pour les deux lignes. Le rsultat de notre stimulation est prsent ci-dessous.

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  • TP Hyperfrquences 2015 Les rsultats lectromagntiques sont comme suit :

    Les rsultats sont presque similaires ceux analytiques. On remarque galement que ltude lectromagntique est plus prcise que celle analytique.

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  • TP Hyperfrquences 2015

    TP3 :

    Conception dune antenne patch

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  • TP Hyperfrquences 2015

    INTRODUCTION Nous dsirons travers llaboration de ce troisime TP, avoir quelques connaissances concernant la modlisation et la simulation dune antenne patch et ce en utilisant des moyens de simulations lectromagntiques et analytiques.

    Conception et Simulation lectromagntique Nous commencerons dans ce TP la conception et la simulation dune antenne patch qui a une frquence de rsonance gale 2.45 GHz.

    Apres avoir entr les diffrents Paramtres caractrisant notre Antenne, le maillage ralis par Momentum est comme suit :

    Affichage du coefficient de rflexion S11 en dB :

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  • TP Hyperfrquences 2015

    Nous constatons que ladaptation nest pas bien ralise la frquence 2.45 GHz, il faudra donc varier lun des paramtres de MLOC afin davoir une bonne adaptation sur la frquence dsire. Nous avons trouv en utilisant la fonction TUNING :

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  • TP Hyperfrquences 2015 Essayons maintenant damliorer ladaptation en utilisant la mthode dencoches. On modifie notre schma de faon obtenir la structure suivante du patch, on varie ensuite les paramtres W et L quon a retranchs de manire symtriques de part et dautre de la ligne dalimentation, afin davoir ladaptation dsir.

    Nous trouvons ainsi une adaptation plus importante que celle obtenu auparavant.

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  • TP Hyperfrquences 2015

    CONCLUSION GENERALE

    Ces sances de TPs nous ont permis dappliquer les connaissances qui nous ont t inculques au cours des antennes avances et micro-ondes. Lors de ce travail, nous avons t confronts de nombreux problmes et dans la plupart des cas nous avons pu trouver une solution alternative afin de les rsoudre partiellement. Enfin le travail sur ces TPs a t loccasion de dcouvrir et dutiliser des outils par exemple : le fameux logiciel de simulation ADS Advanced Design System, qui nous a permis de simuler des circuits lectroniques avec diffrents dispositifs dadaptation, ainsi que les coupleurs et finalement la conception, simulation et adaptation des antennes patch.

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