CHAPITRE 4. APPLICATION DES LIGNES A ONDE LENTE AUX DISPOSITIFS PASSIFS NON
4.2 Isolateurs hyperfréquences
4.2.3 Nouvelle conception d’un isolateur en technologie microruban à ondes lentes 117
hyperfréquences basé sur le phénomène de déplacement de champ électromagnétique. Dans cette partie, nous présentons une nouvelle conception d’iso
l’introduction de
d’un circulateur sera simulé et optimisé Ansoft HFFS
La nouvelle structure de l’isolateur microruban, dans laquelle la propagation non réciproque représentée Fig. 4.10 (a) ²DDE FÂ DDDE Le premier isolateur une partie du diélectrique da 0.1780 T, ΔH < 0.0017 T le microruban sont fabriqué
mils pour une fréquence de coupure de 10 dB entre 13.5 et 16
2014], les auteurs proposent une autre conception d’isolateur avec deux barreaux placés sur les surfaces métalliques «
rectangulaires dans des substrats diélectriques des pertes d'inse
GHz.
Isolateurs en guide d’onde intégré dans un substrat (SIW)
Nouvelle conception d’un isolateur en technologie microruban à ondes lentes
Dans le paragraphe précédent, nous avons présenté le fonctionnement d
hyperfréquences basé sur le phénomène de déplacement de champ électromagnétique. Dans cette partie, nous présentons une nouvelle conception d’iso
l’introduction de vias
d’un circulateur sera simulé et optimisé Ansoft HFFS, pour une preuve de concept.
La nouvelle structure de l’isolateur microruban, dans laquelle la propagation non réciproque est créée par le phénomène de déplacement de champ électromagnétique, est représentée Fig. 4.10.
10 Nouvel isolateur microruban (a) structure (b) dimensions
w lstub wstub isolateur en technologie diélectrique dans 0.1780 T, ΔH < 0.0017 T), comme le montre la le microruban sont fabriquées sur
pour une fréquence de coupure de 10
13.5 et 16 GHz avec des pertes d'inse
14], les auteurs proposent une autre conception d’isolateur avec deux barreaux placés sur les surfaces métalliques «
rectangulaires dans des substrats diélectriques des pertes d'insertion de 2.3 à 3.2
Isolateurs en guide d’onde intégré dans un substrat (SIW)
Nouvelle conception d’un isolateur en technologie microruban à ondes lentes
Dans le paragraphe précédent, nous avons présenté le fonctionnement d
hyperfréquences basé sur le phénomène de déplacement de champ électromagnétique. Dans cette partie, nous présentons une nouvelle conception d’iso
vias à travers le substrat ferrite. De plus, un de d’un circulateur sera simulé et optimisé
, pour une preuve de concept.
La nouvelle structure de l’isolateur microruban, dans laquelle la propagation non est créée par le phénomène de déplacement de champ électromagnétique, est
4.10.
Nouvel isolateur microruban (a) structure (b) dimensions
(a) l stub en technologie ns la structure , comme le montre la
s sur un substrat Rogers RT/Duroid 5880 pour une fréquence de coupure de 10
GHz avec des pertes d'inse
14], les auteurs proposent une autre conception d’isolateur avec deux barreaux placés sur les surfaces métalliques « top » et «
rectangulaires dans des substrats diélectriques
rtion de 2.3 à 3.2 dB sont mesurés dans la bande de
Isolateurs en guide d’onde intégré dans un substrat (SIW)
Nouvelle conception d’un isolateur en technologie microruban à ondes lentes
Dans le paragraphe précédent, nous avons présenté le fonctionnement d
hyperfréquences basé sur le phénomène de déplacement de champ électromagnétique. Dans cette partie, nous présentons une nouvelle conception d’iso
à travers le substrat ferrite. De plus, un de d’un circulateur sera simulé et optimisé
, pour une preuve de concept.
La nouvelle structure de l’isolateur microruban, dans laquelle la propagation non est créée par le phénomène de déplacement de champ électromagnétique, est
Nouvel isolateur microruban (a) structure (b) dimensions
Ferrite
117
en technologie SIW est proposé dans [ structure SIW et en plaçant , comme le montre la Fig. 4.9(a)
substrat Rogers RT/Duroid 5880 pour une fréquence de coupure de 10 GHz. Cet isolat
GHz avec des pertes d'inse
14], les auteurs proposent une autre conception d’isolateur avec deux barreaux placés et « bottom
rectangulaires dans des substrats diélectriques (Fig. 4.9(b)). Un niveau d’ dB sont mesurés dans la bande de
Isolateurs en guide d’onde intégré dans un substrat (SIW)
Nouvelle conception d’un isolateur en technologie microruban à ondes lentes
Dans le paragraphe précédent, nous avons présenté le fonctionnement d
hyperfréquences basé sur le phénomène de déplacement de champ électromagnétique. Dans cette partie, nous présentons une nouvelle conception d’iso
à travers le substrat ferrite. De plus, un de sous le logiciel
La nouvelle structure de l’isolateur microruban, dans laquelle la propagation non est créée par le phénomène de déplacement de champ électromagnétique, est
Nouvel isolateur microruban (a) structure (b) dimensions
Ferrite
(b)
(b)
est proposé dans [
en plaçant une plaque de ferrite 4.9(a). La structure
substrat Rogers RT/Duroid 5880 . Cet isolateur présente GHz avec des pertes d'insertion de 2 à 5
14], les auteurs proposent une autre conception d’isolateur avec deux barreaux placés » pour éviter
4.9(b)). Un niveau d’ dB sont mesurés dans la bande de
Isolateurs en guide d’onde intégré dans un substrat (SIW)
Nouvelle conception d’un isolateur en technologie microruban à ondes lentes
Dans le paragraphe précédent, nous avons présenté le fonctionnement d
hyperfréquences basé sur le phénomène de déplacement de champ électromagnétique. Dans cette partie, nous présentons une nouvelle conception d’isolateur microruban
à travers le substrat ferrite. De plus, un de
sous le logiciel de simulation électromagnétique 3D
La nouvelle structure de l’isolateur microruban, dans laquelle la propagation non est créée par le phénomène de déplacement de champ électromagnétique, est
Nouvel isolateur microruban (a) structure (b) dimensions
(b)
2R
est proposé dans [FESHARAKI
une plaque de ferrite
structure SIW et sa transition vers substrat Rogers RT/Duroid 5880 (ɛr = 2
eur présente un niveau
rtion de 2 à 5 dB. Dans la référence 14], les auteurs proposent une autre conception d’isolateur avec deux barreaux placés
pour éviter le découpage 4.9(b)). Un niveau d’isolation dB sont mesurés dans la bande de fréquence
Isolateurs en guide d’onde intégré dans un substrat (SIW)
Nouvelle conception d’un isolateur en technologie microruban à ondes lentes
Dans le paragraphe précédent, nous avons présenté le fonctionnement d
hyperfréquences basé sur le phénomène de déplacement de champ électromagnétique. Dans lateur microruban
à travers le substrat ferrite. De plus, un design de la structure complète de simulation électromagnétique 3D
La nouvelle structure de l’isolateur microruban, dans laquelle la propagation non est créée par le phénomène de déplacement de champ électromagnétique, est
Nouvel isolateur microruban (a) structure (b) dimensions
Ferrite
ε
Ferrite ESHARAKI, 2013] en une plaque de ferrite (YIG,
SIW et sa transition vers = 2.2) d’épaisseur de un niveau d’isolation dB. Dans la référence 14], les auteurs proposent une autre conception d’isolateur avec deux barreaux placés le découpage des trous
isolation plus de fréquences
Nouvelle conception d’un isolateur en technologie microruban à ondes lentes
Dans le paragraphe précédent, nous avons présenté le fonctionnement d’isolateurs hyperfréquences basé sur le phénomène de déplacement de champ électromagnétique. Dans
lateur microruban compact sign de la structure complète de simulation électromagnétique 3D
La nouvelle structure de l’isolateur microruban, dans laquelle la propagation non est créée par le phénomène de déplacement de champ électromagnétique, est
εr = 4 ; h1 = 50 Ferrite ; h2 = 500
13] en évidant YIG, 4πMs = SIW et sa transition vers d’épaisseur de isolation dB. Dans la référence 14], les auteurs proposent une autre conception d’isolateur avec deux barreaux placés des trous plus de 20 dB de 9.8 à
’isolateurs hyperfréquences basé sur le phénomène de déplacement de champ électromagnétique. Dans compact avec sign de la structure complète de simulation électromagnétique 3D
La nouvelle structure de l’isolateur microruban, dans laquelle la propagation non est créée par le phénomène de déplacement de champ électromagnétique, est
= 50μm = 500μm
La structure est constituée d’une ligne mic la ligne déposés sur un substrat diélectrique permet l’adaptation le ferrite. Le fonctionnement électromagnétique généré (Fig. 4.11). électromagnétique
intervient à cause du stub. électrique est capté et distribué dessus de
l’effet d’ondes lentes, outre le fait que cela miniaturise le stub, devrait permettre également de ramener un court
Fig. 4.11
propagation d’onde sur le conducteur A partir de cette structure de
utilisant le matériau magnétique YIG pour travailler dans la bande de fréquences autour de 10 GHz.
Le matériau magnétique présente une magnétisation à saturation Ms ΔH = 10
un champ interne
modèle de Polder, peut être présentée en fonction de la fréquence pour une valeur fixe du champ interne (cf.
à 7 GHz, cela rend possible notre objectif d’av résonance à 10
(a)
La structure est constituée d’une ligne mic la ligne déposés sur un substrat diélectrique permet l’adaptation le ferrite. e fonctionnement électromagnétique généré 4.11). Le principe électromagnétique
intervient à cause du stub. électrique est capté et distribué
dessus des vias. Au niveau du stub, le fait de confiner encore plus le champ électrique grâce à l’effet d’ondes lentes, outre le fait que cela miniaturise le stub, devrait permettre également de ramener un court-circuit plus perfo
11 Effet de déplacement de champs électromagnétiques généré propagation d’onde sur le conducteur
A partir de cette structure de
utilisant le matériau magnétique YIG pour travailler dans la bande de fréquences autour de
Le matériau magnétique présente une magnétisation à saturation Ms 10 Oe, une permittivité relative
un champ interne H
modèle de Polder, peut être présentée en fonction de la fréquence pour une valeur fixe du champ interne (cf. Fig. 4.12). La résonance de la perméabilité du matériau magnétique YIG est observée
GHz, cela rend possible notre objectif d’av résonance à 10 GHz.
(a)
Champ
La structure est constituée d’une ligne mic la ligne déposés sur un substrat diélectrique permet l’adaptation d’impédance
e fonctionnement de cet isolateur électromagnétique généré par
Le principe est similaire à celui du circulateur de dans un sens alors qu’
intervient à cause du stub. Les électrique est capté et distribué
Au niveau du stub, le fait de confiner encore plus le champ électrique grâce à l’effet d’ondes lentes, outre le fait que cela miniaturise le stub, devrait permettre également de
circuit plus perfo
ffet de déplacement de champs électromagnétiques généré propagation d’onde sur le conducteur
A partir de cette structure de
utilisant le matériau magnétique YIG pour travailler dans la bande de fréquences autour de
Le matériau magnétique présente une magnétisation à saturation Ms Oe, une permittivité relative
Hi = 210 kA/m. La perméabilité du matériau magnétique, calcu
modèle de Polder, peut être présentée en fonction de la fréquence pour une valeur fixe du champ 4.12). La résonance de la perméabilité du matériau magnétique YIG est observée GHz, cela rend possible notre objectif d’av
GHz.
S21
Champ CDDE
La structure est constituée d’une ligne mic la ligne déposés sur un substrat diélectrique
d’impédance. Sous le stub, il y a des
de cet isolateur par la couche de
est similaire à celui du circulateur de dans un sens alors qu’
Les vias métalliques jouent le rôle de perturbateurs, le champ électrique est capté et distribué principalement
Au niveau du stub, le fait de confiner encore plus le champ électrique grâce à l’effet d’ondes lentes, outre le fait que cela miniaturise le stub, devrait permettre également de
circuit plus performant au niveau de la ligne (cas de la
ffet de déplacement de champs électromagnétiques généré propagation d’onde sur le conducteur
A partir de cette structure de base nous avons montré la faisabilité de l’isolateur en utilisant le matériau magnétique YIG pour travailler dans la bande de fréquences autour de
Le matériau magnétique présente une magnétisation à saturation Ms Oe, une permittivité relative εr = 15, une tangente de pertes diélectriques tan
kA/m. La perméabilité du matériau magnétique, calcu
modèle de Polder, peut être présentée en fonction de la fréquence pour une valeur fixe du champ 4.12). La résonance de la perméabilité du matériau magnétique YIG est observée GHz, cela rend possible notre objectif d’av
Champ FD
118
La structure est constituée d’une ligne microruban asymétrique et d’un stub au centre de la ligne déposés sur un substrat diélectrique-ferrite. Notons que la
. Sous le stub, il y a des
de cet isolateur est basé sur
couche de ferrite aimanté perpendiculairement à son plan est similaire à celui du circulateur de
dans un sens alors qu’une atténuation importante
métalliques jouent le rôle de perturbateurs, le champ principalement dans la couche d
Au niveau du stub, le fait de confiner encore plus le champ électrique grâce à l’effet d’ondes lentes, outre le fait que cela miniaturise le stub, devrait permettre également de
rmant au niveau de la ligne (cas de la
ffet de déplacement de champs électromagnétiques généré
base nous avons montré la faisabilité de l’isolateur en utilisant le matériau magnétique YIG pour travailler dans la bande de fréquences autour de
Le matériau magnétique présente une magnétisation à saturation Ms 15, une tangente de pertes diélectriques tan kA/m. La perméabilité du matériau magnétique, calcu
modèle de Polder, peut être présentée en fonction de la fréquence pour une valeur fixe du champ 4.12). La résonance de la perméabilité du matériau magnétique YIG est observée GHz, cela rend possible notre objectif d’avoir un isolateur qui fonctionne au
²DDE FÂ DDDE (b) F DDE
roruban asymétrique et d’un stub au centre de Notons que la
. Sous le stub, il y a des vias métalliques de rayon
est basé sur l’effet
ferrite aimanté perpendiculairement à son plan est similaire à celui du circulateur de Hines :
une atténuation importante
métalliques jouent le rôle de perturbateurs, le champ dans la couche d
Au niveau du stub, le fait de confiner encore plus le champ électrique grâce à l’effet d’ondes lentes, outre le fait que cela miniaturise le stub, devrait permettre également de
rmant au niveau de la ligne (cas de la
ffet de déplacement de champs électromagnétiques généré
base nous avons montré la faisabilité de l’isolateur en utilisant le matériau magnétique YIG pour travailler dans la bande de fréquences autour de
Le matériau magnétique présente une magnétisation à saturation Ms 15, une tangente de pertes diélectriques tan kA/m. La perméabilité du matériau magnétique, calcu
modèle de Polder, peut être présentée en fonction de la fréquence pour une valeur fixe du champ 4.12). La résonance de la perméabilité du matériau magnétique YIG est observée
oir un isolateur qui fonctionne au
S12
roruban asymétrique et d’un stub au centre de Notons que la largeur des lignes d’accès
métalliques de rayon
’effet de déplacement de champ ferrite aimanté perpendiculairement à son plan
Hines : une transmissio
une atténuation importante dans le sens inverse métalliques jouent le rôle de perturbateurs, le champ
dans la couche diélectrique
Au niveau du stub, le fait de confiner encore plus le champ électrique grâce à l’effet d’ondes lentes, outre le fait que cela miniaturise le stub, devrait permettre également de
rmant au niveau de la ligne (cas de la Fig.
ffet de déplacement de champs électromagnétiques généré selon la direction de
base nous avons montré la faisabilité de l’isolateur en utilisant le matériau magnétique YIG pour travailler dans la bande de fréquences autour de
Le matériau magnétique présente une magnétisation à saturation Ms 15, une tangente de pertes diélectriques tan kA/m. La perméabilité du matériau magnétique, calcu
modèle de Polder, peut être présentée en fonction de la fréquence pour une valeur fixe du champ 4.12). La résonance de la perméabilité du matériau magnétique YIG est observée
oir un isolateur qui fonctionne au
roruban asymétrique et d’un stub au centre de largeur des lignes d’accès métalliques de rayon R traversant
de déplacement de champ ferrite aimanté perpendiculairement à son plan
une transmission de l’onde dans le sens inverse métalliques jouent le rôle de perturbateurs, le champ
iélectrique supérieure Au niveau du stub, le fait de confiner encore plus le champ électrique grâce à l’effet d’ondes lentes, outre le fait que cela miniaturise le stub, devrait permettre également de
4.11b).
selon la direction de
base nous avons montré la faisabilité de l’isolateur en utilisant le matériau magnétique YIG pour travailler dans la bande de fréquences autour de
Le matériau magnétique présente une magnétisation à saturation Ms = 1400 15, une tangente de pertes diélectriques tanδ =
kA/m. La perméabilité du matériau magnétique, calculée à partir du modèle de Polder, peut être présentée en fonction de la fréquence pour une valeur fixe du champ 4.12). La résonance de la perméabilité du matériau magnétique YIG est observée oir un isolateur qui fonctionne au-delà de la roruban asymétrique et d’un stub au centre de largeur des lignes d’accès (w) traversant
de déplacement de champ ferrite aimanté perpendiculairement à son plan de l’onde dans le sens inverse métalliques jouent le rôle de perturbateurs, le champ supérieure au-Au niveau du stub, le fait de confiner encore plus le champ électrique grâce à l’effet d’ondes lentes, outre le fait que cela miniaturise le stub, devrait permettre également de
selon la direction de
base nous avons montré la faisabilité de l’isolateur en utilisant le matériau magnétique YIG pour travailler dans la bande de fréquences autour de
1400 Gauss, = 10¯⁴ et lée à partir du modèle de Polder, peut être présentée en fonction de la fréquence pour une valeur fixe du champ 4.12). La résonance de la perméabilité du matériau magnétique YIG est observée delà de la
119
Fig. 4.12 La perméabilité du matériau magnétique en fonction de la fréquence, calculée à partir du modèle de Polder
La Fig. 4.13 présente les performances de notre isolateur : un bon niveau d’isolation de 31 dB et de faibles pertes d’insertion de 1.87 dB à 10 GHz.
Fig. 4.13 Paramètres S de l’isolateur proposé
Les principales caractéristiques disponibles des isolateurs à ferrites décrits auparavant sont résumées dans le tableau 4.5 :
0 5 10 15 20
-20
-10
0
10
20
30
Fréquence [GHz]
µ
,µ
,,0 5 10 15 20
-20
-10
0
10
20
30
Fréquence [GHz]
κ
,κ
,,120
TABLEAU 4.5 Principales caractéristiques des isolateurs à ferrites
Isolateur Substrat Ferrite* H0 kOe Isolation Pertes d’insertion Réflexion Bande de fréquences utiles [HINES, 1971] Ferrite de magnésium 4πMs =1500G 2.45 24 dB 2.2 dB - 6 - 12 GHz [ARAKI, 1975] YIG 4πMs = 1750G, ∆H = 83 Oe - 35 dB 2.5 dB 20 dB 5 - 7 GHz [NOGUCHI, 1974] YIG 4πMs = 1750G 1.8 25 dB < 1 dB 18 4 – 8 GHz [KANE, 1990] Ferrite de magnésium 4πMs =1500G 2.45 24.6 dB @ 11GHz 1.38 dB @ 11GHz - 10 - 12 GHz [ALY, 2001] Ferrite de magnésium 4πMs =1500G 0.7 > 22 dB 2 dB - 4 - 9 GHz [ALY, 2002] Ferrite de Calcium-Vanadium 4πMs = 800 G, ∆H = 8 Oe - 20 dB 2 dB > 30 dB 2.5 - 5 GHz [WU, 2012] YIG 4πMs = 1750G 4 24.6 dB @13.5GHz 1.38 dB @ 13.5GHz 4 - 13.5 GHz CE TRAVAIL YIG 4πMs = 1400 G, ∆H = 10 Oe 2.7 31dB @10GHz 1.68 dB @ 10GHz > 30 dB 9.9 – 10.1 GHz * 1000 Gauss = 0.1 Tesla