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MICROSTRIP
C. JOUSSEMET 1Département TST
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2002
PLAN DU COURS (1)
1ère PARTIE :LIGNES MICRORUBANS ET AUTRES LIGNES IMPRIMÉES
2ème PARTIE :COUPLEURS DIRECTIFS - DIVISEURS DE PUISSANCE
3ème PARTIE :LES FILTRES HYPERFREQUENCES
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C. JOUSSEMET 2Département TST
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2002
PLAN DU COURS (2)
1. LIGNES MICRORUBANS ET AUTRES LIGNES IMPRIMÉES
– CLASSIFICATION DES LIGNES
– ÉTUDE GÉNÉRALE DE LA PROPAGATION : • GUIDES RECTANGULAIRES• GUIDES COAXIAUX
– MÉTHODES DE CALCUL DE Zc, λ g ou Vφ
– APPLICATIONS AUX LIGNES MICRORUBANS• VARIATION DES CARACTÉRISTIQUES EN FRÉQUENCES• LIMITES D ’UTILISATION
– TECHNIQUES DE FABRICATION
– AUTRES LIGNES IMPRIMÉES
MICROSTRIP
C. JOUSSEMET 3Département TST
PLAN DU COURS (3)
2. COUPLEURS DIRECTIFS - DIVISEURS DE PUISSANCE
– RAPPELS
– ANALYSE PAR MODES PAIR IMPAIR
– APPLICATION AUX COUPLEURS EN ANNEAU
– LE DIVISEUR DE WILKINSON
– LES COUPLEURS À LIGNES COUPLÉES
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2002
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C. JOUSSEMET 4Département TST
PLAN DU COURS (4)
3. LES FILTRES HYPERFREQUENCES
– LES FONCTIONS DE BASE : BUTTERWORTH, TCHEBYCHEV, BESSEL
– TRANSFORMATIONS DU PROTOTYPE PASSE - BAS
– APPLICATION AUX FILTRES MICROONDES
– INVERSEUR D ’IMPÉDANCE ET D ’ADMITTANCE
– APPLICATIONS :• PASSE - BAS• PASSE - BANDE• FILTREÀ LIGNES COUPLÉES
– EXEMPLE CONCRET D ’UN FILTRE À LIGNES COUPLÉES
– AUTRES STRUCTURES
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2002
MICROSTRIP
C. JOUSSEMET 5Département TST
1ère PARTIE
LIGNES MICRORUBANS
ET AUTRES LIGNES IMPRIMÉES
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2002
MICROSTRIP
C. JOUSSEMET 6Département TST
CLASSIFICATION DES LIGNES : STRUCTURES HOMOGÈNES
BIFILAIRESUNIFILAIRESTRIPLAQUES COAXIALES
GUIDES MÉTALLIQUES
RECTANGULAIRES CIRCULAIRES RIDGÉS
LIGNES
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2002
MICROSTRIP
C. JOUSSEMET 7Département TST
CLASSIFICATION DES LIGNES : STRUCTURES INHOMOGÈNES
LIGNES
BIFILAIRESISOLÉES MICRORUBANS A FENTE COPLANAIRES COAXIALES
CHARGÉES
GUIDES MÉTALLIQUES CHARGÉS
CIRCULAIRES ou RECTANGULAIRES
GUIDES DIÉLECTRIQUES
FIBRES OPTIQUES
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2002
MICROSTRIP
C. JOUSSEMET 8Département TST
PROPAGATION DES ONDES : Equations générales
ÉQUATIONS DE MAXWELL
ρε =Edivr
0=Bdivr
jtD
Hrotr
rr
+∂∂
=
tB
Erot∂∂
−=r
r
Er
, Hr
: Champs Electrique et MagnétiqueDr
, Br
: Inductions Electrique et Magnétiquejr
: vecteur densité de courantρ : densité des charges fixesσ : conductibilité du milieuε et µ : constante diélectrique et perméabilité
Milieux Homogènes : diélectrique parfait - ρ = σ = 0
0== HdivEdivrr
tE
Hrot∂∂
+=r
rε
tH
Erot∂
∂−=
rr
µ
02
2
=∂
∂−∆
tH
Hr
rrεµ
02
2
=∂∂
−∆tE
Er
rrεµ
02 =+∆ HHrrr
εµω
02 =+∆ EErrr
εµωen régime sinusoïdal
ES
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2002
MICROSTRIP
C. JOUSSEMET 9Département TST
PROPAGATION GUIDÉE (1)
Guide d ’onde = dispositif invariant selon Oz :« tuyau » isolé électromagnétiquement par
une surface métallique.
Recherche de solutions de type ondes progressives :
( ) ( ) ( )ztjeyxEtzyxE γω −= *,,,, 0
rr
( ) ( ) ( )ztjeyxHtzyxH γω −= *,,,, 0
rr λπββ 2=≠g
gjβγ =avec
et à priori
O
z
Uv
y
x
On décompose et selon leurs composantes parallèles et perpendiculaires à Oz :0Er
0Hr
UEEE zT
rrr⋅+=0
UHHH zT
rrr⋅+=0
et on applique les relations de Maxwell
ES
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2002
TTz EjHUUHgradrrrr
ωεγ =∧−∧
TTz HjEUUEgradrrrr
ωµγ −=∧−∧
UEjHrot zT
rr•= ωε
UHjErot zT
rv•−= ωµ
MICROSTRIP
C. JOUSSEMET 10
Département TST
PROPAGATION GUIDÉE (2)
O
z
Uv
y
xUEEE zT
rrr⋅+=0 UHHH zT
rrr⋅+=0
avec
tE
HrottH
Erot∂∂
+=∂∂
−=rrrr
εµ ; on obtient 4 équations :
Les équations : 0== HdivEdivrr
donnent : zT EEdiv γ=r
zT HHdiv γ=r
ES
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2002
soit aussi : ( ) 022 =++∆ zz EE εµωγ
( ) 022 =++∆ zz HH εµωγ
²² εµωγγωε
+−∧−
= zzT
HgradEgradUjH
rr
²² εµωγγωµ
+−∧
= zzT
EgradHgradUjE
rr
MICROSTRIP
C. JOUSSEMET 11
Département TST
PROPAGATION GUIDÉE (3)
O
z
Uv
y
x
( ) 022 =++∆ zz EE εµωγ
( ) 022 =++∆ zz HH εµωγ
(1)
(2)
(3)
(4)
METHODE :(3) & (4) permettent de calculer Ez et Hzcompte tenu des conditions aux limites(1) & (2) donnent alors etTE
rTH
r
²² εµωγγωε
+−∧−
= zzT
HgradEgradUjH
rr
²² εµωγγωµ
+−∧
= zzT
EgradHgradUjE
rr
REMARQUE :(3) & (4) sont des équations différentielles linéaires du 2ème ordreSolutions générales = combinaisons linéaires de 2 solutions particulières
ON CHOISIT : MODES TE ( Transverse Electrique) : Ez = 0MODES TM (Transverse Magnétique) : Hz = 0
+ le cas particulier : MODE TEM (Transverse Electrique et Magnétique) : Ez = Hz = 0 ES
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2002
MICROSTRIP
C. JOUSSEMET 12
Département TST
PROPAGATION GUIDÉE : MODE TEM (1)
HYPOTHÈSE : Ez = Hz = 0 Les équations de Maxwell donnent alors :
zT EEdiv γ=r
zT HHdiv γ=r 0== TT HdivEdiv
rr
0== TT HrotErotrr
TT HUj
Errr
∧−=εωγ
TT EUj
Hrrr
∧=µωγ
TEr
THr
AINSI QUE : 022 =+ εµωγ soit εµωβγ jj ==
LA PROPAGATION DES MODES TEM SE FAITÀ LA VITESSE DE LA LUMIÈRE DANS LE MILIEU CONSIDÉRÉ
TTz EjHUUHgradrrrr
ωεγ =∧−∧
TTz HjEUUEgradrrrr
µεγ −=∧−∧
UEjHrot zT
rr•= ωε
UHjErot zT
rv•−= ωµ
ES
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2002
MICROSTRIP
C. JOUSSEMET 13
Département TST
PROPAGATION GUIDÉE : MODE TEM (2)
CAS DU GUIDE MONO CONDUCTEUR
0=TErotr
0=TEdivr
Distribution de champ électrostatique
TEr
dérive d ’un potentiel VgradET −=r
avec 0=∆Vy
zx
(C)
Sur le contour (C) V est constant, donc aussi en tout point d ’une section droite
yxVgradET ∀∀=−= , 0r
idem pour TH
r
LE MODE TEM N ’EXISTE QUE POUR DES GUIDES MULTI - CONDUCTEURS(COAXIAL, TRIPLAQUE, BIFILAIRE, …)
Dans ces guides on peut définir une différence de potentiel,et les notions habituelles de tension courant ont tout leur sens.
La théorie des lignes est applicable ES
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2002
MICROSTRIP
C. JOUSSEMET 14
Département TST
PROPAGATION GUIDÉE : MODE TE & TM
( ) 022 =++∆ zz EE εµωγ( ) 022 =++∆ zz HH εµωγ
GUIDE SANS PERTES : g
g jjλπ
βγ2
==
de plus λπ
εµωβ2
==soit
−=+ 22
22 114
gλλπεµωγ
Mode TE :
0=zEMode TM :
0=zH
ON POSERA : 222
111
gc λλλ−= alors : 2
22 4
cλπ
εµωγ =+
ES
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2002
MICROSTRIP
C. JOUSSEMET 15
Département TST
PROPAGATION GUIDÉE : MODE TE
04
2 =+∆ zc
z HHλπ
• LES 4 ÉQUATIONS :0=zE z
g
cT Hgrad
jH
λλ
π
2
2−
=r
zc
T HgradUj
E ∧=rr
λλ
εµ
π
2
2
ILS SONT DÉFINIS PAR :
• LES CONDITIONS AUX LIMITES
nr TEr
Ur
zHgrad 0=• nHgrad zr
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2002EXISTENCE DES SOLUTIONS Compte tenu des conditions aux limites,
Hz n ’a de solution que si réel >02cλ
A chaque mode TE est associé une longueur d'onde de coupure λc,et sa condition de propagation s' écrit : λ ≤ λc , soit f ≥ fc
MICROSTRIP
C. JOUSSEMET 16
Département TST
PROPAGATION GUIDÉE : MODE TM
04
2 =+∆ zc
z EEλπ
• LES 4 ÉQUATIONS :0=zH
ILS SONT DÉFINIS PAR :
EXISTENCE DES SOLUTIONS Compte tenu des conditions aux limites,Ez n ’a de solution que si réel >02
cλ
A chaque mode TE est associé une longueur d'onde de coupure λc,et sa condition de propagation s' écrit : λ ≤ λc , soit f ≥ fc
2cλ
zg
cT EgradjE
λλ
π
2
2−=
r
zc
T EgradUj
H ∧−
=rr
λλ
µε
π
2
2
• LES CONDITIONS AUX LIMITES
0=zEO
xy
(C)car sur (C)
0
0
yE
Egrad zz ∂
∂=
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2002
MICROSTRIP
C. JOUSSEMET 17
Département TST
PROPAGATION GUIDÉE : MODE TE & TM
EN DEHORS DU MODE TEM QUI NÉCESSITE n > 2 CONDUCTEURSET POUR LEQUEL IL N ’EXISTE PAS DE FRÉQUENCE DE COUPURE
LA PROPAGATION DANS UN « TUBE MÉTALLIQUE » N ’EST POSSIBLE QUE POUR DES FRÉQUENCES SUPÉRIEURES A LA FRÉQUENCE DE COUPURE
DU PREMIER MODE EXISTANT
POUR UN MODE DONNÉ, DE LONGUEUR D ’ONDE DE COUPURE λCLA LONGUEUR D ’ONDE DANS LE GUIDE SERA λg AVEC :
2
1
−
=
c
g
λλ
λλ
LA VITESSE DE PHASE DÉPEND DE LA FRÉQUENCE : 2
1
−
==
c
g
vv
λλβ
ωϕ
LE GUIDE EST DISPERSIF
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MICROSTRIP
C. JOUSSEMET 18
Département TST
LE GUIDE RECTANGULAIRE : MODE TEnm
x
a
b
yz
MODE TEnm
( ) yb
mx
an
HyxH zππ
cos*cos, 0=
22
2 221
+
=
bm
an
cλ
2
1
−
=
c
g
λλ
λλ
= y
bm
xa
nH
bm
jE cx
ππλλ
εµ
sincos0
2
2
−= y
bm
xa
nH
an
jE cy
ππλλ
εµ
cossin0
2
2
0=zE
= y
bm
xa
nH
an
jHg
cx
ππλλ
cossin0
2
2
= y
bm
xa
nH
bm
jHg
cy
ππλλ
sincos0
2
2
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C. JOUSSEMET 19
Département TST
LE GUIDE RECTANGULAIRE : MODE TMnm
x
a
b
yz
MODE TMnm
yb
mx
an
EEzππ
sin*sin0=
22
2 221
+
=
bm
an
cλ
2
1
−
=
c
g
λλ
λλ
= y
bm
xa
nE
an
jH cx
ππλλ
µε
cossin0
2
2
−= y
bm
xa
nE
bm
jH cy
ππλλ
µε
sincos0
2
2
0=zH
−= y
bm
xa
nE
an
jEg
cx
ππλλ
sincos0
2
2
−= y
bm
xa
nE
bm
jEg
cy
ππλλ
cossin0
2
2
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avec m et n > 1
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C. JOUSSEMET 20
Département TST
LE GUIDE RECTANGULAIRE : MODES TE et TM
FRÉQUENCES DE COUPURE : GUIDE RG52/U
22,86 x 10,16 mm
Modes TE ou TM Longueur d’onde
de coupure (mm) Fréquence
de coupure (GHz) TE : n=1 , m=0 45,72 6,6 TE : n=2 ; m=0 22,86 13,1 TE : n=0 ; m=1 20,32 14,8
TE ou TM : n=1 ; m=1 18,57 16,2 TE : n=3 ; m=0 15,24 19,7
TE ou TM : n=2 ; m=1 15,19 19,8 TE : n=4 ; m=0 11,43 26,2 TE : n=0 ; m=2 10,16 29,5
TE ou TM : n=1 ; m=2 9,92 30,2 TE ou TM : n=2 ; m=2 9,28 32,3
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BANDE UTILE : 1,25 Fc10 – Fc20 soit 8,25 à 13 GHz
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C. JOUSSEMET 21
Département TST
LE GUIDE RECTANGULAIRE : MODE TE10
Longueur d ’onde de coupure : ac 2=λ 2
21
−
=
a
gλ
λλ
0
0
0
−== x
aHj
EEE
E c
z
y
xπ
λλ
εµ
sinr
( )
( )xaH
xaHj
H
H
H
Hg
c
z
y
x
π
πλλ
cos
0
sin
0
0
==r
x
y
z
O
Champ E Champ H
ES
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2002
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C. JOUSSEMET 22
Département TST
LE GUIDE RECTANGULAIRE : MODE TE10
Longueur d ’onde de coupure : ac 2=λ 2
21
−
=
a
gλ
λλ
Champ E Champ H
E H I
λg/2
λg/2
ES
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2002
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C. JOUSSEMET 23
Département TST
LE GUIDE RECTANGULAIRE : MODE TE10
Longueur d ’onde de coupure : ac 2=λ 2
21
−
=
a
gλ
λλ
PUISSANCE TRANSPORTÉE : 442
220
abE
abHP
gg
c *max µε
λλ
εµ
λλλ
==
ES
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2002
IMPÉDANCE CARACTÉRISTIQUE :
ab
IV
Z gc ε
µλλπ
21 ==
ab
IPZ g
c εµ
λλπ
82
2
22 ==
ab
PV
Z gc ε
µλλ
22
2
3 ==
bEV max=V : tension au centre du guide
maxEa
dxHdlHIg
a
x µε
λλ
π2
0==•= ∫∫
rI : courant suivant Oz
P : Puissance transportée
MICROSTRIP
C. JOUSSEMET 24
Département TST
LA LIGNE COAXIALE (1)
dD MODE TEM
022 =+ εµωγ soit εµωλπ
βγ jj ===2
0== TT HdivEdivrr
0== TT HrotErotrr
TT HUj
Errr
∧−=εωγ
TT EUj
Hrrr
∧=µωγ
+ CONDITIONS AUX LIMITES
( ) ze
Vo
zE γρ
θρ −=00,,
r ( ) zeVozH γ
ρµεθρ −⋅=
0
0
,,r
ES
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2002
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C. JOUSSEMET 25
Département TST
LA LIGNE COAXIALE (2)
dD
MODES : TE - TM
• MODES TM : ( )
ndD
cTMmn−
≈λ
• MODES TE : ( )
mdD
cTEm 21+⋅
≈π
λ( )
11 −−
≈> ndD
ncTEm,λ
• 1er MODE: TE11
( )211
dDcTE
+⋅≈
πλ
1111
1
cTErcTE
cF
λε⋅=
A.N. : Coax. BNC D=8.5 mm d=2mm GHz 12≈cF
ES
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2002
MICROSTRIP
C. JOUSSEMET 26
Département TST
LA LIGNE COAXIALE (3)
dD
MODÉLISATION : LIAISON AVEC LA THÉORIE DES LIGNES
( ) ( ) ( )ztjD
d
ztj edD
VdEetzV γωρ
γω ρ −− ⋅
=⋅= ∫
2
20 ln,
( ) ( ) ( )ztjztj eVdV
edlHtzI γωπ
γωθ µ
επθρ
ρµε −−∫ ∫ =⋅⋅⋅== 0
2
0
0 2,
==
dD
IV
Zc lnεµ
π21
IDENTIQUE À : ClLlZC= cf. théorie des lignes
ES
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2002
MICROSTRIP
C. JOUSSEMET 27
Département TST
LA LIGNE COAXIALE (4)
dD
IMPÉDANCE
CARACTÉRISTIQUE
OPTIMALE
ES
ME
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2002
MICROSTRIP
C. JOUSSEMET 28
Département TST
MÉTHODES DE CALCUL DE Zc , λg ou Vφ
1°) INTÉGRATION DES ÉQUATIONS DE MAXWELL
CE N ’EST POSSIBLE QUE DANS DES CAS EXTRÊMEMENT SIMPLES - EX. : LE COAXIAL
2°) PAR LE CALCUL DE LA CAPACITÉ LINÉIQUE
m/s .
rr
cClLl
vεεεµφ
810311==
⋅==
ClvClLlZc ⋅
==φ
1
LIGNES HOMOGÈNES : AUCUN PROBLÈME
LIGNES INHOMOGÈNES : APPROXIMATION QUASI TEM
ES
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2002
MICROSTRIP
C. JOUSSEMET 29
Département TST
LIGNES INHOMOGÈNES : PLANAIRES
microruban fente coplanaire finline
métal air substrat
Du fait de l ’inhomogénéité, un mode purement TEM n ’est pas possiblesur ces lignes, même si elles ont deux conducteurs.
• Un mode TEM est caractérisé par :
• Donc les champs auraient une vitesse de phase différente dans l ’air etle substrat diélectrique, ce qui empêcherait la continuité de leurcomposante tangentielle à l ’interface air - diélectrique(tout z et tout t).
εµωβεµωγ ==+ TEM soit 022
ES
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2002
MICROSTRIP
C. JOUSSEMET 30
Département TST
LIGNES PLANAIRES - HYPOTHÈSE QUASI TEM
microruban fente coplanaire finline
métal air substrat
TEM
TEM
• Pour assurer la continuité à l ’interface, les composantes Ez et Hz doiventêtre prise en compte ; toutefois :
• Aux fréquences relativement basses et pour certaines structures lescomposantes Ez et Hz sont petites par rapport aux composantes transverses.
d ’où l ’HYPOTHÈSE QUASI TEM
ES
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2002
- les composantes en z sont négligées,- les paramètres électriques (Zc et vφ) sont calculés à partir des
composantes transverses en utilisant les définitions quasi statiques(capacité et inductance).
MICROSTRIP
C. JOUSSEMET 31
Département TST
Calcul de Zc & Vφ par la capacité : analyse quasi statique
La ligne fictive est une structure homogène : Cfc
LfCfcCf
LfZcf ⋅
=⋅
== 2
11 soit
Ligne réelle : CfCrcCr
LfZcr ⋅
==1
CrCf
cCrCf
CfLfCrLfv r ⋅=
⋅=
⋅=
11φ
CfCr
eff =ε
eff
cfcr
ZZ
ε=
effr
cv
εφ =
LE CALCUL SE RÉDUIT DONC AU CALCUL DES CAPACITÉS Cf & Cr
Ligne réelle : capacité Cr Ligne fictive : capacité Cf
HYPOTHESE : l ’inductance n ’est pas affectée par la présence du diélectrique.
ES
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2002
MICROSTRIP
C. JOUSSEMET 32
Département TST
MÉTHODES DE CALCUL DES CAPACITÉS
MÉTHODE DES TRANSFORMATIONS CONFORMES
MÉTHODES NUMÉRIQUES : ÉLÉMENTS FINISDIFFÉRENCES FINIES
UTILISATION DU THÉORÈME DE GAUSS : εQ
SdES
=⋅∫∫rr
-Q +QS
dSAB
dl'
dl
E
z
1m
∫ ⋅=−B
ABA dlEVV '
r
BA VVQ
Cl−
=
ES
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2002
MICROSTRIP
C. JOUSSEMET 33
Département TST
CALCUL DES CAPACITÉS : THÉORÈME DE GAUSS
Er
rQ
EQrE1
22 ⋅==∗
πεεπ soit
==⋅= ∫∫ d
DLn
Qr
drQdrEV
D
d
D
d πεπε 22
2
2
2
2
/
/
/
/
CVQ = ( )dDLnCl
πε2=
( )dDLnClClvZc ⋅==⋅= ε
µπ
εµ211
ES
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2002
MICROSTRIP
C. JOUSSEMET 34
Département TST
CALCUL DES CAPACITÉS : TRANSFORMATION CONFORME
( ) ( )Ψ⋅−=Φ−= gradHgradEµεrr
& MODE TEM :
( ) ( ) ( ) ( ) ( )zfjyxfyxjyxyxf =+=Ψ+Φ= ,,, fn. analytique en z
POSSIBILITÉ D ’UTILISATION DE LA TECHNIQUE DES TRANSFORMATIONS CONFORMES
M
x
y
O
P
X
Y
Ο
M (x+jy) --> P(X+jY)par Z = F(z)
LA CONFIGURATION DES CONDUCTEURS ET DES MURS MAGNÉTIQUESCHANGENT, LEURS PROPRIÉTÉS SE CONSERVENT
UN CHOIX JUDICIEUX DE F(z) DONNE UNE CONFIGURATION PLUS SIMPLEOU DEJA CONNUE E
SM
E02
_µst
rip_1
P -
Édi
tion
Déc
embr
e 20
02
MICROSTRIP
C. JOUSSEMET 35
Département TST
TRANSFORMATION CONFORME APPLICATION AUX COAXIAUX
x
y
ρθ
E
M
AB
CD
X
Y
ln(d/2) ln(D/2)
2π
Pf(A)
f(B)
f(C)
f(D)Z = ln(z)
M: ρ ejθ
P: X = ln(ρ) ; Y = θ
La fonction Z = ln(z) transforme le coaxialen condensateur plan SANS EFFETS DE BORDS
( ) ( ) ( )dDdDeS
Cllnlnln
πεπε
ε 222
12=
−⋅
⋅==
soit : ( )
=⋅=
⋅=
dDdD
ClvZc ln
lnεµ
ππεεµ
21
21
ES
ME
02_µ
strip
_1P
-É
ditio
n D
écem
bre
2002
MICROSTRIP
C. JOUSSEMET 36
Département TST
TRANSFORMATION CONFORMEAPPLICATION AUX MICROSTRIP
• Lignes à sections droites polygonales (ex. :microstrip) â utilisation de la
transformation de Schwartz - Christoffel :
A B
BC D
E
w
h
( )∏=
−−+=N
j
kj
jxzjBAdzdZ
1
)(
W ’
H ’
absence de diélectrique :
capacité à plans parallèles
( )( )hwH
hwWC f ,'
,'0ε=
AB
EC
D
AB
EC
D
s
avec diélectrique : interface elliptiquetransformé en interface plan
( )( )hwH
hwWC effr ,'
,'εε0= avec ( )11 −+= reff q εε et
CESDE
q+
=
ES
ME
02_µ
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-É
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2002
MICROSTRIP
C. JOUSSEMET 37
Département TST
MÉTHODES NUMERIQUES
4DCBA
PVVVV
V+++
=
Méthode des différences finies Méthode des éléments finis
ES
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2002
MICROSTRIP
C. JOUSSEMET 38
Département TST
MÉTHODES PRATIQUES : Abaques de Wheeler (w/h > 0.1)
( )hwfZc = ( )hwfeff =ε
Exemple : w/h = 1.5 et εr = 10 donne Zc = 40 Ω et εeff = 7.3
ES
ME
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MICROSTRIP
C. JOUSSEMET 39
Département TST
MÉTHODES PRATIQUES : Abaques de Wheeler (w/h < 1.0)
( )hwfZc = ( )hwfeff =ε
ES
ME
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2002
MICROSTRIP
C. JOUSSEMET 40
Département TST
MÉTHODES PRATIQUES : Outils de CAO
ES
ME
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2002
MICROSTRIP
C. JOUSSEMET 41
Département TST
LIGNE MICROSTRIP : INFLUENCE DU BOÎTIER ET DE L ’ÉPAISSEUR DU RUBAN
ES
ME
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strip
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-É
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2002
MICROSTRIP
C. JOUSSEMET 42
Département TST
LIGNE MICROSTRIP : INFLUENCE DE LA FRÉQUENCE
Le modèle quasi TEM (ou quasi statique) est limité en fréquence :• effet de la lame diélectrique,• effet de guidage transverse,• ondes de surface• modes supérieurs divers
F < Fc1 : Champs transverses
F > Fc1 : Existence de composantes longitudinales
Existence d ’une composante Hz Existence d ’une composante Ez ES
ME
02_µ
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MICROSTRIP
C. JOUSSEMET 43
Département TST
LIGNE MICROSTRIP : MODES SUPÉRIEURS
ES
ME
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2002
MICROSTRIP
C. JOUSSEMET 44
Département TST
LIGNE MICROSTRIP : INFLUENCE DE LA FRÉQUENCE
Diagramme de dispersion
ES
ME
02_µ
strip
_1P
-É
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2002
MICROSTRIP
C. JOUSSEMET 45
Département TST
LIGNE MICROSTRIP : LES SUBSTRATS
Matériau εr à 10 GHz 104.tan(δ) claquage enkV/m
Rugosité
Alumine 9 à 10 6 4000 20
Verre téflon 2.2 à 2.5 20 40 1Quartz 3.8 1 10000
AsGa 13 6 350Silicium 12 100 300
Ferrite 13 2 4000 10
Air 1 0 30
ES
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2002
MICROSTRIP
C. JOUSSEMET 46
Département TST
LIGNE MICROSTRIP : MÉTALLISATION
• LA PHOTOGRAVURE ou TECHNOLOGIE COUCHE MINCE– Métallisation complète Cr, Cu Au– Dépôt de résine photosensible– Insolation et dissolution dans un révélateur– Suppression des métallisations aux endroits non désirés
ES
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MICROSTRIP : TECHNOLOGIE MIC :1
C. JOUSSEMET 47
Département TST
ES
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2002
MICROSTRIP : TECHNOLOGIE MIC :2
C. JOUSSEMET 48
Département TST
ES
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2002
MICROSTRIP : TECHNOLOGIE MIC :3
C. JOUSSEMET 49
Département TST
ES
ME
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2002
MICROSTRIP
C. JOUSSEMET 50
Département TST
TECHNOLOGIE MHMIC
ES
ME
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2002
MICROSTRIP
C. JOUSSEMET 51
Département TST
LIGNE MICROSTRIP : MÉTALLISATION
• LA PHOTOGRAVURE ou TECHNOLOGIE COUCHE MINCE– Métallisation complète Cr, Cu Au– Dépôt de résine photosensible– Insolation et dissolution dans un révélateur– Suppression des métallisations aux endroits non désirés
• LA SÉRIGRAPHIE ou TECHNOLOGIE COUCHE ÉPAISSE– Fabrication de l ’écran de sérigraphie (grille métallique + résine)– Dépôt de la pâte conductrice à travers l ’écran
• COMPARAISON– Photogravure : plus précise, permet des lignes et gaps plus petits
plus chèresous gravure
– Sérigraphie : plus économique surtout en grande sériepossibilité de structures multicouchesmoins précisesurgravure
ES
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2002
MICROSTRIP
C. JOUSSEMET 52
Département TST
TECHNOLOGIE LTCC
ES
ME
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-É
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MICROSTRIP
C. JOUSSEMET 53
Département TST
TECHNOLOGIE LTCC
ES
ME
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2002
MICROSTRIP
C. JOUSSEMET 54
Département TST
AUTRES LIGNES IMPRIMÉES : Triplaque
• La ligne triplaque suspendue (suspended stripline)
ES
ME
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2002
• La ligne triplaque (stripline) : voir cours hyperfréquences
tb
w
Mode TEM pur
MICROSTRIP
C. JOUSSEMET 55
Département TST
AUTRES LIGNES IMPRIMÉES : Ligne à fente
• La ligne microfente (slotline) :
Mode dominant = quasi TE
Utilisation : ponctuelle - tronçon de ligne pour applications spécifiques
ES
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MICROSTRIP
C. JOUSSEMET 56
Département TST
AUTRES LIGNES IMPRIMÉES : La ligne coplanaire (CPW = Coplanar WaveGuide)
Mode dominant : Quasi TEM (idem microstrip)
UTILISATION : Circuits intégrés hybride et monolithique(comme le microstrip)
COMPARAISON : Gamme d ’impédances caractéristiques plus étendueReport de composants à plat, mais montage dissymétriqueNécessité de maintenir des isopotentielles de masse= nombreux ponts à air.
ES
ME
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strip
_1P
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2002
MICROSTRIP
C. JOUSSEMET 57
Département TST
AUTRES LIGNES IMPRIMÉES : La ligne coplanaire et ses variantes
guide coplanaire symétrique
Rubans coplanaires symétriques
Rubans coplanaires asymétriques
ES
ME
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2002
MICROSTRIP
C. JOUSSEMET 58
Département TST
AUTRES LIGNES IMPRIMÉES : La ligne à ailette (finline)
• Mode dominant TE10• Champ E // ay, uniforme selon y, et maximal pour x = a/2• Compatible avec le champ E d ’une ligne à fente
• Largeur de bande > celle du guide
•Pertes < à celles des autres circuits planaires
• Possibilité d ’insertion simple de composants
• Difficultés : les fuites à la jonction du substrat et du guide
UTILISATION :MILLIMETRIQUE
ES
ME
02_µ
strip
_1P
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2002
MICROSTRIP
C. JOUSSEMET 59
Département TST
TRANSITIONS ENTRE LIGNES
CPW ÚSlotline
CPW Úmicrostrip
MicrostripÚ CPW ÚCoax.
CPW ÚCoax. vertical ES
ME
02_µ
strip
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2002
MICROSTRIP
C. JOUSSEMET 60
Département TST
TRANSITIONS ENTRE LIGNES
MicrostripÚ Slotline
Dessus
Dessous
WaveguideÚ Finline
MicrostripÚWaveguide
ES
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2002
![THESE - bu.umc.edu.dz · donde équivalent pour la ligne microstrip [10], Méthode des Lignes [11], et Méthode de la Résonance transverse](https://img.pdfslide.fr/doc/110x75/5b980ca109d3f2e3488cdf7d/these-buumcedudz-donde-equivalent-pour-la-ligne-microstrip-10-methode.jpg)
