Modélisation et caractérisation des métasurfaces
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Date
2022
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Publisher
Université Oum El Bouaghi
Abstract
Ce mémoire porte sur la modélisation et la caractérisation d'un circuit planaire monocouche, constitué d'un substrat mince et isolant, sur lequel est placé un réseau d'antennes planes constitué de quatre éléments rayonnants de conception symétrique. Chaque élément rayonnant consiste à son tour en une matrice 3 x 3 de résonateurs en anneau carré, dans laquelle les résonateurs centraux de chaque rangée sont connectés les uns aux autres et à la ligne d'alimentation.
La modélisation et la simulation ont été faites en utilisant la méthode itérative basée sur le concept de l'onde transverse et en ajoutant une méthode d'extraction des propriétés électromagnétiques (NRW), la méthode a été développée pour étudier les circuits planaires à géométrie qualitative. Nous avons utilisé un programme MATLAB pour simuler la structure de l'antenne en changeant les données de structure (hauteur et qualité du substrat).Les courbes tracées montrent l'effet de ces paramètres sur les caractéristiques du circuit : coefficient de transmission S_21, coefficient de réflexion S_11, permittivité εr et la perméabilité µ_r. La simulation nous a permis de nous assurer que notre réseau fonctionne bien en transmission avec un gain de -47 dB à la fréquence de 138 GHz. Nous détectons également très bien les différentes caractéristiques de metasurface (MTS) de notre motif sur la bande choisie, il présente un caractèreENG sur la bande [22-36 GHz] et un caractère DNG. Sur une petite bande en dessous de la fréquence de résonance. L'augmentation de la permittivité du substrat et à travers les paramètre S du support a clairement montré des fluctuations dans la transmission (-38 dB, -52 dB et -43 dB) et une translation de la fréquence de résonance du champ Térahertz vers les basses fréquences, ainsi que Le caractère metasurface (permittivité négative ε_r et perméabilité µ_r négative) observé dans les bandes légèrement en dessous des fréquences de résonance se voit translaté vers les basses fréquences, d’autre part l'augmentation de la hauteur du substrat entraine une diminution de la transmission avec une translation de la fréquence de résonance vers les hautes fréquences accompagnée des caractères métasurfaces.
This dissertation deals with the modeling and characterization of a monolayerplanar circuit, consisting of a thin and insulatingsubstrate, on whichisplaced an array of planarantennasconsisting of four radiatingelements of symmetrical design. Eachradiatingelementconsists of a 3 x 3 matrix of square ring resonators, in which the central resonators of eachrow are connected to eachother and to the feed line. Modeling and simulation weredoneusing the iterativemethodbased on the concept of the transverse wave and combiningwith (NRW) an extraction method of electromagneticproperties, the methodwasdeveloped to studyplanar circuits witharbitrarygeometry. Weused a MATLAB program to simulate the structure of the antenna by changing the structure data (dimensions, height and quality of the substrate). The plottedcurves show the effect of theseparameters on the characteristics of the circuit: transmission coefficient S_21, reflection coefficient S_11, permittivity ε_r and permeability µ_r. The simulation allowed us to ensure that our network works well in transmission with a gain of -47 dB at the frequency of 138 GHz. Wealsodetectverywell the differentmetasurfacecharacteristics (MTS) of our pattern on the chosen band, itpresents an ENG character on the band [22-36 GHz] and a DNG character on a small band below the resonantfrequency. Increasing the permittivity of the substrate and through the S-parameters of the medium clearlyshowed fluctuations in the transmission (-38 dB, -52 dB and -43 dB) and a translation of the resonantfrequencyfrom the Terahertz band to the lowfrequencies, as well as The metasurfacecharacter (negativepermittivityε_r and negativepermeabilityµ_r) observed in the bands slightly below the resonance frequencies is translated towards low frequencies, on the other hand the increase in the height of the substrate leads to a decrease in transmission with a translation of the resonancefrequencytowardshighfrequenciesaccompanied by metasurfacecharacters.
Description
Keywords
Réseau d’antenne, Metasurface, Méthode itérative