Developpement D Une Bibliotheque De Techniques D Optimisation De Formes Pour La Conception Assistee Par Ordinateur De Composants Et De Circuits Hyperfrequences
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Développement d’une bibliothèque de techniques d’optimisation de formes pour la conception assistée par ordinateur de composants et de circuits hyperfréquences
Les travaux de recherche présentés dans ce manuscrit concernent la conception assistée par ordinateur des composants et circuits hyperfréquences, et plus précisément le développement de techniques d’optimisation de formes. Les techniques d’optimisation de formes permettent de déterminer des solutions à un problème électromagnétique donné en optimisant la forme d’un dispositif hyperfréquence (la distribution de métal sur un substrat en 2D ou la distribution de matériau diélectrique en 3D) par rapport à des spécifications électriques. Dans cette optique, les travaux de cette thèse appliquent différentes techniques regroupées dans une bibliothèque d’outils d’optimisation de formes généraliste à la conception électromagnétique de dispositifs hyperfréquences. Ces techniques locales et globales sont applicables à une variété de composants et de circuits pour atteindre des performances non accessibles aujourd’hui au moyen des méthodes classiquement employées. L’intérêt de cette bibliothèque réside dans le fait qu’elle permet de coupler des techniques d’optimisation portant sur les dimensions de la structure, sur sa forme et/ou sur sa topologie. La bibliothèque élaborée est utilisée pour l’optimisation de filtres hyperfréquences utilisés dans les satellites de télécommunications.
Contribution au développement de méthodes d'optimisation structurelle pour la conception assistée par ordinateur de composants et de circuits hyperfréquences
Les travaux de thèse présentés dans ce mémoire concernent l'étude de méthodes d'optimisation structurelle pour la conception assistée par ordinateur de dispositifs microondes. Dans la première partie, une approche d'optimisation géométrique est développée et appliquée à la conception d'un circuit package. Cette approche est basée sur la réduction du modèle électromagnétique par segmentation et paramétrisation géométrique. Le modèle réduit est optimisé par une méthode de gradient en minimisant une fonction de coût dédiée à l'identification des modes de boîtier. Dans la seconde partie, une approche d'optimisation topologique, basée sur l'évaluation d'un gradient topologique, est appliquée à l'optimisation de la distribution de métal à la surface d'un composant micro-ruban. Pour résoudre les problèmes d'optimum locaux, cette méthode est couplée avec un algorithme génétique qui permet d'explorer plus largement le domaine d'optimisation pour améliorer la convergence.
Développement des techniques d'optimisation de forme pour la conception de composants hyperfréquences
Ce manuscrit présente les travaux effectués sur l’application de méthodes d’optimisation de formes, en particulier celles du gradient topologique et des courbes de niveaux, pour la conception de dispositifs hyperfréquences. La méthode du gradient topologique permet de perturber localement le domaine d’optimisation en ajoutant ou supprimant de la matière. La méthode des courbes de niveaux permet de modifier les contours de l’objet. Dans le premier chapitre, différentes méthodes permettant de résoudre un problème d’optimisation sont proposées. Dans le deuxième chapitre, la méthode du gradient topologique est détaillée puis appliquée à la conception de filtres hyperfréquences constitués de résonateurs diélectriques. Le troisième chapitre est dédié à l’optimisation de ces composants par la méthode des courbes de niveaux et par combinaison de ces deux techniques. Les deux méthodes sont validées par un bon accord entre la simulation et la mesure.