Analyse approfondie du rayonnement

Ce paragraphe entend avant tout mettre l’accent sur les avantages procurés par la DG- FDTD/IPO pour mener les simulations nécessaires à l’analyse approfondie du rayonnement. L’analyse du diagramme de rayonnement à proprement parler est ici secondaire. Aussi, on limitera cette analyse à l’étude des plans de coupe (x0z) et (y0z) uniquement.

Les trois sous-cas définis sur la Figure 4.19 sont maintenant simulés afin d’analyser le diagramme de rayonnement du scénario complet.

4.3.3.1 Analyse du sous-cas 1

L’analyse du premier sous-cas vise à identifier l’effet du plan de masse carré sur le dia- gramme de rayonnement final.

Comme indiqué sur la Figure 4.20, ce sous-cas peut être analysé en utilisant deux simula- tions consécutives. La simulation FDTD de l’antenne seule a déjà été effectuée lors la simu- lation du scénario global. Elle peut donc être réutilisée à condition qu’une surface de Huy- gens englobant l’antenne ait été définie dans cette simulation. On récupère alors les courants équivalents modélisant l’antenne seule pour servir de source d’excitation à la simulation PO du plan de masse carré. Ici, étant donnée la géométrie planaire de la structure métallique, il n’est pas nécessaire d’utiliser l’IPO (N = 0). Enfin la simulation PO réalisée ici adopte le même niveau de maillage que celui utilisé lors de la simulation IPO du scénario de validation (maillage grossier en λ1G H z/6).

FIGURE4.20 –Mise en évidence de la réutilisation des simulations DG-FDTD lors de l’analyse des sous-cas.

4.3. EXPLOITATION DE LA DG-FDTD/IPO POUR L’ANALYSE DU RAYONNEMENT D’UNE

ANTENNE SUR STRUCTURE 111

−90 −60 −30 0 30 60 90 −50 −40 −30 −20 −10 0 10 θ_(Degr´es) D ir ec ti v it ´e (d B ) Sous−cas 1 Cas complet

FIGURE4.21 –Comparaison de la composante Eθdu champ rayonné, par le cas complet et le sous-

cas 1, dans le plan (y0z).

La Figure 4.21 compare, dans le plan (y0z) et sur la composante Eθ du champ, les dia-

grammes de rayonnement associés au cas complet et au sous cas 1. Les résultats présentés indiquent que les oscillations observées sur le diagramme de rayonnement associé au cas complet sont principalement dues au plan de masse carré (Figure 4.21).

4.3.3.2 Analyse du sous-cas 2

Le second sous-cas a pour but d’analyser la contribution du bloc diélectrique sur le dia- gramme de rayonnement du cas complet.

La simulation de ce sous-cas se décompose en deux simulations successives (Figure 4.20). Une simulation rigoureuse, avec la DG-FDTD, de l’antenne en présence du cube diélectrique en considérant un plan de masse infini est tout d’abord effectuée. On peut réutiliser ici la seconde étape de la DG-FDTD menée lors de l’analyse du cas complet. Les courants équi- valents modélisant l’antenne et son environnement proche peuvent être repris pour exciter la simulation PO prenant en compte l’effet du plan de masse carré. De même que dans le cas précédent, le recours à la PO plutôt qu’à l’IPO se justifie par la géométrie planaire de la structure métallique. La structure métallique est modélisée en adoptant un maillage grossier en λ1G H z/6.

La Figure 4.22 présente la comparaison du champ Eθassocié au sous-cas 2 et au cas com-

plet dans le plan (x0z). On constate que les courbes obtenues sont très proches pour des angles θ tels que −30° < θ < 40°. Ce résultat indique que le diagramme de rayonnement as- socié au cas complet est très fortement influencé par la contribution du bloc diélectrique dans ce secteur angulaire.

−90 −60 −30 0 30 60 90 −40 −35 −30 −25 −20 −15 −10 −5 0 5 10 θ _(Degr´es) D ir ec ti v it ´e (d B ) Sous−cas 2 Cas complet

FIGURE4.22 –Comparaison de la composante Eθdu champ rayonné, par le cas complet et le sous-

cas 2, dans le plan (x0z).

4.3.3.3 Analyse du sous-cas 3

Le troisième sous-cas entend déterminer la contribution de la partie verticale de la struc- ture métallique sur le rayonnement du cas complet.

De même que lors des sous-cas précédents, la simulation du sous-cas 3 se déroule en deux simulations successives (Figure 4.20). La première simulation, correspondant à l’ana- lyse de l’antenne seule, a déjà été effectuée lors de l’analyse du cas complet et reprise lors du traitement du sous-cas 1. On peut de nouveau la réutiliser ici. La seconde simulation prenant en compte l’effet de la structure métallique dihédrique est réalisée avec l’IPO. Le recours à l’IPO se justifie par la configuration dihédrique, favorable à l’apparition de multiples réflec- tions. Notons que, comme lors de l’analyse du cas complet, on utilise une seule itération dans l’algorithme IPO (N = 1). Enfin, comme pour les deux sous-cas précédents, un maillage gros- sier (λ1G H z/6) est adopté dans cette simulation.

La Figure 4.23 compare la composante Eθ du champ lointain pour le cas complet et le

sous-cas 3. On constate que les deux courbes obtenues présentent la même allure pour des angles rasants. Plus précisément, on observe sur celles-ci de fortes oscillations pour −90° < θ < −45° et une chute brutale de la directivité pour 50° < θ < 90°. Ce résultat indique que le diagramme de rayonnement associé au cas complet est très fortement influencé par la contribution de la partie verticale de la structure métallique dans ces secteurs angulaires.

4.3. EXPLOITATION DE LA DG-FDTD/IPO POUR L’ANALYSE DU RAYONNEMENT D’UNE

ANTENNE SUR STRUCTURE 113

−90 −60 −30 0 30 60 90 −40 −35 −30 −25 −20 −15 −10 −5 0 5 10 15 θ_(Degr´es) D ir ec ti v it ´e (d B ) Sous−cas 3 Cas complet

FIGURE4.23 –Comparaison de la composante Eθdu champ rayonné, par le cas complet et le sous-

cas 3, dans le plan (x0z).

4.3.3.4 Temps de simulation

Le tableau 4.4 détaille les temps de simulation associés aux différentes étapes de la si- mulation DG-FDTD/IPO du cas complet. Comme indiqué au chapitre 3, il faut environ 14 minutes pour simuler le cas complet. Ce temps correspond à la somme du temps nécessaire pour les deux étapes de la DG-FDTD ainsi que la simulation IPO.

De par sa modularité, la DG-FDTD/IPO permet de réutiliser avantageusement des simu- lations effectuées lors de l’analyse du scénario global pour traiter des sous-cas. Le paragraphe précédent a ainsi montré que la simulation d’un sous-cas ne requiert en réalité qu’une simu- lation PO ou IPO supplémentaire (Figure 4.20). Aussi, le tableau 4.5 présente les temps de simulation additionnels requis pour analyser chacun des sous-cas précédemment étudiés. Ce tableau indique que la simulation d’un sous-cas demande seulement 1 minute environ.