TP HFSS

* Besoin industriel en conception EM 3D * Types de logiciels de conception et formalisme de calcul * HFSS avantages et concept d’utilisation * Méthodologie de conception (Design 3D, Configuration, simulation et visualisation) sommaire

Besoin industriel en conception EM 3D Concevoir et étudier le comportement électromagnétique des composants RF, Micro-ondes, Électroniques,…

Besoin industriel en conception EM 3D  l’augmentation de la complexité des circuits en hyperfréquences  Difficultés et complexité du design des systèmes et circuits hyperfréquences  Prédiction du comportement des systèmes et circuits hyperfréquences avec des modèles rigoureux  la complexité de l’agencement Interne dans un même système des Circuits électroniques et des circuits hyperfréquences

Besoin industriel en conception EM 3D  Éviter le surcoût inutile lié à la réalisation d’un grand nombre de maquettes de tests  Maîtriser et de réduire le coût final du Produit.  Respecter les contraintes du cahier des charges demandé  Réduire les délais de conception important

Besoin industriel en conception EM 3D Domaine aéronautique Domaine Télécoms Domaine Médical Domaine Biotechnologique

 l’utilisation de l’électromagnétisme en médecine et en biotechnologie- Interaction de l’onde avec le vivant  L’effet de l’utilisation d’un téléphone mobile sur les cellules du corps humain modélisation numérique 3D: permet de calculer la répartition du Débit d’Absorption Spécifique SAR ( Specific Absorbtion Ratio) Besoin industriel en conception EM 3D Quelques applications récentes:

le logiciel ADS (Advanced Design System) de la société Agilent Technologies. ADS est un logiciel dédié pour la conception des circuits électroniques,RF, micro ondes et des applications d’intégrité de signal Un logiciel très complet, assure des simulations électromagnétique, circuit,system … Types de logiciels de conception et formalisme de calcul: ADS

 Il utilise la méthode des moments comme méthode de calcul numérique  Du fait de son fort potentiel, il est de plus en plus utilisé par des grandes entreprises dans différentes domaines: radar, satellite,… et aussi dans le monde de la recherche universitaire et industrielle Types de logiciels de conception et formalisme de calcul: ADS

CST de microwave studio est un logiciel utilisable pour l’analyse et les simulations électromagnétiques des composants à haute fréquence Types de logiciels de conception et formalisme de calcul: CST

 L’environnement de CST est caractérisée par son interface facile à utiliser, paramétrage souple et une optimisation automatique  CST est basé sur la méthode de calcul FIT (Technique d’Intégration Finie) Types de logiciels de conception et formalisme de calcul: CST

HFSS avantages et concept d’utilisation HFSS est un logiciel interactif pour calculer le comportement électromagnétique d'une structure 3D. Le logiciel inclut des commandes de post-traitement pour analyser ce comportement en détail, et intègre une interface automatisée facile à utiliser pour résoudre rapidement et de façon efficace tous les problèmes électromagnétiques en 3D.

HFSS avantages et concept d’utilisation HFSS est basé sur l’utilisation de la méthode des éléments finis (méthode fréquentielle), et des graphiques performants pour donner à l’expert des résultats et une perspicacité inégalée dans tous les problèmes électromagnétiques en 3D.  En général, la méthode des éléments finis divise l’espace de résolution du problème en plusieurs milliers de régions plus petites et représente le champ dans chacun d’eux avec une fonction locale

HFSS avantages et concept d’utilisation La simulation EM utilisant HFSS permet d’optimiser des circuits complexes avec une bonne confiance dans les résultats (prise en compte des effets de boîtier, …) Le maillage automatique permet d’optimiser le rapport exactitude de simulation / temps de calcul. Une bonne concordance entre les résultats de simulations et les mesures

Design 3D Configuration Simulation Optimisation Formes géométriques Fonctions géométriques Type de solution Matériaux Conditions aux limites Excitation Maillage Matrice : S, Z, Y, Gama Champs E, H, Js Raffinement du maillage Démarche Méthodologique

Design 3D

Formes géométriques Torus Helix Spiral Line Arc Equation based curve Box Cylinder Regular Polyhedron Cone Sphere

Design 3D Fonctions géométriques Design 3D relatif Repère cartésien (x,y,z)

Design 3D Fonctions géométriques Unite Substract Intersect Split

Design 3D Fonctions géométriques sélection des objets, faces et edge

Design 3D Fonctions géométriques Mesure de distances et cordonnes en mode simulation

Configuration Type de solution Driven Modal: étude modal de la matrice [ S ]dans les guide d’onde, calcul basé sur les champs E et H Driven Terminal: étude de la circuiterie PCB, calcul de la matrice [ S ] basé sur les tension et courant Eigenmode: calcul de la fréquence de résonance des structure

Configuration Matériaux définition des matériaux physique pour chaque objet dans le Design: Substrat diélectrique: Époxy, Alumine, Duroide…. Substrat électronique: Silicium, AsGa conducteur: PEC, Cuivre, Or…

Configuration Conditions aux limites Préciser les conditions aux limites pour chaque face des objet du projet. Perfect E, Perfect H, Radiation, PML, Finite Cond, Impedance…..

Configuration Excitation Type d’excitations: Wave port, Lumped port, Incident wave, Voltage,curent…. sélection de la face d’excitation; précision de la polarisation, Impédance et phase de la source.

Configuration Maillage Configuration de la methode FEM Setup Mesh, Convergence du Delta S. Nombre d’iterations fréquence et Ratio du maillage, sweep et méthode d’interpolation Mag (S j ) Mag (S i ) D = Cte.λ ΔS=Mag (Si) – Mag (Sj)

Simulation Matrice : S, Z, Y, Gama Gama [ S ] Représentation de plusieurs solutions sur le même graphe Possibilité d’importer et exporter des solutions extérieure

Simulation Champs E, H, Js Distribution du courant surfacique Js (vecteur 3D) Représentation d’amplitude et phase du Champs E et H en 3D

Simulation Champs E, H, Js Génération de l’animation de (E, H, Js) 3D en fonction de la phase et la fréquence

Optimisation Raffinement du maillage Setup Mesh Convergence lente du Delta S. Nombre d’itérations important. Augmentation du nombre des tétraèdre. Temps de calcul très important.

FIN