Application de l’approche par changements d’échelle aux circuits planaires hyperfréquences

La complexification inhérente à l’essor des circuits microondes se traduit par la coexistence de plusieurs échelles dans un même circuit mais aussi par l’apparition de rapports de dimensions importants. Elle se traduit également sur le plan numérique par le fait que l’explosion même des moyens de calcul ne semble pas répondre au besoin des utilisateurs. En effet, on demande aux outils de simulation bien plus qu’un simple dimensionnement de structures, à savoir la mise au point de nouvelles techniques. L’enjeu n’est autre que de pouvoir analyser de manière rigoureuse des problèmes globaux allant du composant élémentaire jusqu’à la prise en compte des phénomènes de propagation en milieux complexes. Une modélisation électromagnétique basée sur une formulation par changements d’échelle a été développée et appliquée sur différents circuits planaires hyperfréquences. Cette méthode vise à s’affranchir des problèmes classiques de simulation, liés à la multiplicité des échelles mises en jeu dans une structure. Le caractère multi-échelle d’une structure est utilisé pour décomposer celle-ci en sous structures, encore appelées briques élémentaires de passage. Ces briques apparaissent comme de véritables constituants de base de n’importe quelles structures multi-échelles. Elles caractérisent le passage d’une échelle vers une autre, et sont associées à un multi-port. La prise en compte du problème global revient à mettre en cascade ces différents multi-ports. Cette démarche de type «Lego» apporte une certaine modularité qui facilite grandement la mise en place d’études paramétriques. Nous combinons la rapidité de calcul d’une formulation modale classique mais d’application très restreinte avec une approche flexible permettant l’étude de structures multi-échelles. Ceci conduit à une réduction très significative en terme de temps de calcul et d’espace mémoire par rapport aux méthodes numériques classiques. Pour illustrer notre approche, nous avons considéré l’étude de microcomutateurs MEMS, d’une antenne active et d’une cellule déphaseuse. Une validation expérimentale de la méthode est présentée, de plus les résultats obtenus ont confirmé l’efficacité d’une telle approche par rapport aux méthodes classiques