Planar Discontinuity Modeling in 3D Space by Application of Reciprocity Theorem Combined with MGEC

Modélisation de la discontinuité dans l'espace 3D en appliquant le théorème de réciprocité combiné avec MGEC

Raja Mchaalia (1)

1 LR-Sys’Com-ENIT - Laboratoire des Systèmes de Communications [Tunis]

The 3D planar discontinuity presents several difficulties related to the volume mesh. The entire volume space must be taken into account even the smallest details. In this thesis, we propose a formulation based on the Reciprocity Theorem combined with the Generalized Equivalent Circuit Method (MGEC) to model a planar discontinuity of RF circuits which excited by a coaxial cable. The major advantage of this formulation is the fact to reduce the computational volume into a 2D ones in the discontinuity plane. Also, we focused on the calculation of the discontinuity between the excitation source and the planar structure to determine the exact behavior of the electric coaxial excitation model. The obtained current density, electric field distributions, and the input impedance are presented and discussed in the following Sections. An approximately good agreement of input impedance with those obtained by the simulator and measurement is shown. The 3D concept of hybridization is also proved by the modeling of microstrip antenna which connected to the conductor and excited by coaxial cable. Results obtained in the current density of antenna shown the existing of the discontinuity between antenna and conductor. As well as a mathematical formulation based on hybridization to model a microstrip filter.

Le calcul de la discontinuité dans l'espace 3D présente plusieurs difficultés qui liées au maillage volumique. En fait, tout l’espace du volume entier doit être pris en considération même pour les petits détails. Dans cette thèse, nous proposons une formulation basée sur le théorème de réciprocité combiné avec la méthode des circuits électriques généralisées (MGEC) pour modéliser des structures planaires ou fermées excité par deux sources (planaire et coaxiale). L’avantage majeur de cette formulation est le fait de réduire le calcul volumique en calcul surfacique dans le plan de discontinuity. De plus, nous nous sommes concentrés sur le calcul de la discontinuité entre l’excitation et la structure planaire dans le but de déterminer le circuit électrique de model coaxial. La densité du courant et le champ électrique distribués ainsi que l’impédance d’entrée sont présentés et discutés par la suite. Un accord approximatif de la valeur de l’impédance d’entrée avec celles obtenues par le simulateur et la mesure. Le concept de l’hybridation est aussi prouvé par la modélisation d’une antenne microstrip connecté à un conducteur et excitée par un câble coaxial dont sa valeur de la densité du courant montre l'existence d'une discontinuité entre l'élément rayonant et le conducteur. Ainsi que, une formlation mathématique basée sur l'hybridation de modéliser un filtre microstrip.

Mots clés: Reciprocity Theorem; MGEC; Discontinuity; Modeling; Circuit Analyzing; localized source.

Mots clés: Théorème de Réciprocité; MGEC; Discontinuité; Modelisation; Analyse de Circuit; source localisée.

Domaines: Sciences de l'ingénieur [physics]

Raja Mchaalia. Planar Discontinuity Modeling in 3D Space by Application of Reciprocity Theorem Combined with MGEC. Engineering Sciences [physics]. École Nationale d'Ingénieurs de Tunis, 2019. English. ⟨NNT : ⟩. ⟨tel-02349995⟩