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Contribution to the development of a resonance coplanar isolator with the Finite Difference Time Domain method / Contribution au développement d'un isolateur coplanaire à résonance par la méthode des Différences Finies dans le Domaine Temporel

Authors
  • POITAU, Gwénael
  • PINARD, Pierre
Publication Date
Jan 01, 2002
Source
OpenGrey Repository
Keywords
Language
French
License
Unknown

Abstract

L'objectif du travail présenté dans cette thèse tient en trois points principaux : le développement d'une méthode de modélisation permettant de simuler des dispositifs hyperfréquences non-réciproques, les validations de cette méthode puis l'optimisation d'un isolateur coplanaire à résonance à l'aide du code de calcul développé. Dans la première partie du mémoire, nous introduisons des éléments de physique des effets non-réciproque. Nous expliquons ensuite le choix de la structure coplanaire pour intégrer la fonction isolateur dans une technologie microélectronique. Enfin, nous présentons la méthode que nous avons choisie pour accomplir ce travail : les Différences Finies dans le Domaine Temporel (FDTD). La seconde partie du mémoire est constituée des nombreuses validations effectuées sur notre code de calcul : Simulations de guides d'ondes rectangulaires, lignes coplanaires et matériaux dispersifs. Les influences du pas spatial et de la perméabilité effective des matériaux magnétiques sont étudiées précisément. Nous expliquons aussi comment sont gérés les maillages non-uniformes ainsi que le caractère dispersif des matériaux magtnétiques. De plus, nous étudions les effets non-réciproques autour de la fréquence de gyrorésonance dans les guides d'ondes rectangulaires. La troisième partie du mémoire est consacrée à l'optimisation de l'isolateur coplanaire. Nous effectuons d'abord une étude paramétrique avec des simulations en 3D ư celle-ci nous permet d'obtenir rapidement des résultats que nous confrontons avec les problèmes technologiques correspondants. Enfin, nous simulons l'isolateur en trois dimensions et mettons en évidence les effets non-réciproques ainsi que l'influence de la localisation du matériau magnétique. / The objective of the work presented in this thesis is made of three points: the development of a modeling method ensuring the simulation of RF non reciprocal devices, some validations of this method then the optimization of a resonance coplanar isolator with the developed calculation code. In the first part of the thesis, we introduce some elements of non reciprocal effects physics. Then we explain the choice of the coplanar structure for integrating the isolator function in a microelectronics technology. Finally we introduce the method we have chosen for accomplishing this work: the Finite Difference Time Domain (FDTD). The second part of the thesis is made up of many validations done on our calculation code: rectangular waveguides, coplanar waveguides and dispersive materials simulations. Influences of spatial steps and effective permeability of magnetic materials are precisely studied. We also explain the way of managing non-uniform meshes as well as the dispersive nature of magnetic materials. Furthermore, we study non reciprocal effects around the gyromagnetic frequency in rectangular waveguides. The third part of the thesis is devoted to the optimization of the coplanar isolator. First, we do a parameters study with 3D1/2 simulations which allows us to quickly obtain results that we confront with corresponding technological issues. Finally, we simulate the isolator in three dimensions and highlight non reciprocal effects as well as the influence of the magnetic material location. / VILLEURBANNE-DOC'INSA LYON (692662301) / Sudoc / Sudoc / France / FR

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