TP_HFSS_GTR2_11_12

1

logiciels de CAO haute fréquence (HFSS et ADS) HFSS (High Frequency Structure Simulator) •Le logiciel HFSS (High Frequency Structure Structure Simulation) Simulation) de Ansoft Corporation est un logiciel commercial commercial qui calcule des champs électromagnétiques dans le domaine fr équentiel en r ésolvant localement les équations de Maxwell. Pour cela, il faut construire des objets en trois dimensions et leur assigner des caractéristiques (type de matériau, taille, é aisseur, … . Il est ensuite nécessaire de s écifier le t e de sources électromagnétiques. Il est possible de paramétrer le système et de faire varier ces param ètres lors de la simulation. Les r ésultats sont visibles sous forme de graphes ou de repr ésentations dans l’espace. Un des intérêts de HFSS est sa capacité à donner directement les  paramètres S en fonction de la fr équence.

Un projet HFSS est un dossier qui contient un (ou plusieurs) modèle modèle(s) (s) appelé appelé(s) (s) design, design, chaque modèle contient une structure géométrique 2

logiciels de CAO haute fréquence (HFSS et ADS) Types de solution dans HFSS • Driven Modal:

Permet de calculer S11 d'une structure en haute fréquence en fonction des ondes incidentes et réfléchies.

• Driven Terminal:

Permet de calculer S11 de plusieurs structure au même temps en fonction de la tension et courant

• Eigenmode:

Permet de calculer la fréquence de résonance de la structure et les champs à ces fréquences.

Créer une structure en 3D Il suffit de la dessiner avec les outils mis à disposition par le logiciel.

3

logiciels de CAO haute fréquence (HFSS et ADS) Insérer un dessin ou modèle HFSS 1) Appuyer sur :

la barre de menu

barres d'outils gestionnaire de projet dans l'arborescence du

fenêtre de propriétés

fenêtre de progression

gestionnaire de messages

4

logiciels de CAO haute fréquence (HFSS et ADS) 2) Sélectionnez un type de solution Dans le menu HFSS, cliquez sur Type de solution. Dans la boîte de dialogue de type Solution, sélectionnez votre type de solution.

3) unité de dessin Vous allez maintenant définir les unités de mesure de tirer les models.On géométriques dans le menu 3D Modeler , cliquez unités.

5

logiciels de CAO haute fréquence (HFSS et ADS) 4) Création du modèle

6

logiciels de CAO haute fréquence (HFSS et ADS) 6)Excitation d'une structure Pour que le logiciel soit capable de faire la simulation, il faut exciter la structure.

Ces types sont automatiquement adaptés aux générateurs internes de HFSS. Généralement on utilise "Lumped Port" .

7

logiciels de CAO haute fréquence (HFSS et ADS) Créer une excitation de type Lumped Port Pour placer des Lumped Port sur HFFS il faut : • Créer une surface en contact avec notre ligne coplanaire qui va fournir  la puissance à la structure et lui donner le nom « source ».

• Sélectionner dans le menu HFFS > Excitations >Assi n > Lumped port

8

logiciels de CAO haute fréquence (HFSS et ADS) • Lors de la création de l’excitation, on doit donner la direction du champ qui va de la référence vers le conducteur.

7) Analyse d'installation Enfin, vous avez votre modèle prêt à fonctionner. Maintenant, vous devez identifier votre setup.pour créer une installation d'analyse, sélectionnez le menu HFSS> Analyse de configuration> Ajouter Solution d'installation

9

logiciels de CAO haute fréquence (HFSS et ADS) Génération des rapports Pour créer un rapport, on sélectionne HFSS > Results > Create Report

10

logiciels de CAO haute fréquence (HFSS et ADS) Exemple

Influence des paramètres spatiaux et structurels sur le comportement des antennes imprimées

La représentation du coefficient de réflexion S11 en fonction de la fréquence permet de déterminer la fréquence de résonance de l’antenne pour des dimensions données. 11

logiciels de CAO haute fréquence (HFSS et ADS) Variation de la fréquence de résonance en fonction de la longueur (L) de la ligne Plexiglas (εr = 4.3 et h = 1.53mm)

w = 2mm

La fréquence de résonance et le niveau de S11 sont inversement proportionnels à la longueur L 12

Généralités sur les antennes imprimées(patch)

Se sont très répandu dans le domaine des micro-ondes Structure ce métallique Substrat diélectrique (εr ,h)

rayonnante (patch)

Plan de masse

13

Généralités sur les antennes imprimées(patch) Afin de simplifier l’analyse et l’estimation des performances, le patch peut également être présent sous plusieurs formes :

Antenne imprimée à plusieurs formes

14

Généralités sur les antennes imprimées(patch)  Alimentation

les techniques d’alimentation les plus utilisées dans les antennes imprimées classées en deux catégories :

Alimentation par ligne microruban

patch

ligne microruban

15

Généralités sur les antennes imprimées(patch) Alimentation par câble coaxial

conducteur central

Substrat

câble coaxial

16

Généralités sur les antennes imprimées(patch) Caractéristiques

Représentation en quadripôles:

B1 = S11×A1 + S12×A2 B2 = S21×A1 + S22×A2 : paramètres S  A1, A2, B1 et B2 sont des ondes de puissance.

17

Exemple d’antenne carré simple

Exemple:Antenne patch simple

18

Exemple d’antenne carré simple Création du model

1-patch:

Draw

Rectangle

19

Exemple d’antenne carré simple

2-Microstrip line: Draw

Rectangle

20

Exemple d’antenne carré simple 3- plan de masse:

4- Diélectrique:

21

Exemple d’antenne carré simple 5-Port d’excitation:

6-Aie boxe:

22

Exemple d’antenne carré simple 7-Analysis Setup HFSS > Analysis Setup > Add Solution Setup

Solution frequency is 7.55 GHz, Maximum Number of Passes is 20 and Maximum Delta S per Pass is 0.02 23

Exemple d’antenne carré simple HFSS > Analysis Setup > Add Sweep

Edit Sweep Window. Sweep Type: Fast, Frequency Setup Type: Linear Count, Start: 5 GHz, Stop: 10 GHz,Count: 500. Click OK button. 24

Exemple d’antenne carré simple 8-Validation du model HFSS > Validation Check

9-Analyze HFSS > Analyze

25

Exemple d’antenne carré simple Solution Data HFSS > Results >Solution Data

26

Exemple d’antenne carré simple Create Reports HFSS > Results > Create Report

27

Exemple d’antenne carré simple

Exemple 2

 Avec ε=2.2 , h=1mm et fr=8Ghz

28

Exemple d’antenne carré simple Example 3

Avec ε=2.2 et fr=2.5Ghz Substrat

Microruban, wi Microruban 2 wi Patch, W × L

×

li

×

li

60*90

1.6

0.72*24.5

0

4.08*15

0

41.08*41.08

0 29