Conception et Simulation des Coupleurs Bicouche 3 dB /90° en Technologie SIW

Abstract

Ce m emoire traite la conception des coupleurs directionnels bicouche 3 dB/90° a base de la technologie SIW. Pour cela, nous commen cons en premier temps a la conception et l'optimisation du guide d'onde int egr e au substrat avec la transition conique pour adapter le guide d'onde a la ligne de transmission. Ensuite, nous concevons des coupleurs directionnels bicouche avec fentes circulaires. Les r esultats obtenus montrons des bonnes performances en termes de couplage (3.4 dB), d'isolation (-34.5 dB), directivit e (30 dB), et bande passante (1.6 GHz). Ensuite, une structure d'un coupleur directionnel bicouche avec des slots elliptiques sa et e aussi propos ee. Ce nouveau coupleur caract erise par un facteur de couplage d'environ de 3 dB, une isolation de -28 dB, une directivit e jusqu' a 18.5 dB, et une bande passante de 3 GHz. En n, nous concevons et simulons une nouvelle structure d'un coupleur directionnel bicouche avec six fentes rectangulaires. Cette structure pr esente des meilleures r esultats avec un facteur de couplage d'environ de 3 dB, une isolation de -34.4 dB, une directivit e au-del a de 31.4 dB, et une bande passante de 1.5 GHz. Ces structures ont et e r ealis ees avec succ es. La simulation est e ectu ee gr^ace au logiciel HFSS dans la bande de fr equence X. Les coupleurs directionnels bicouche propos es sont des composants importants dans les syst emes radar et dans les r eseaux d'antennes a multifaisceaux. Le guide d'onde int egr e au substrat est une technologie tr es performance qui permet d'utiliser les avantages des guides d'ondes classiques et des lignes de transmission planaires pour la r ealisation des circuits micro-ondes et millim etriques.

In this thesis, we have developed the novel designs of dual-layered directional 3 dB/90° couplers based on SIW technology. For this, we rst started with the design and optimization of the micro-strip conical transition in order to adapt the substrate integrated waveguide device to the transmission micro-strip line. Then, we designed a structure of dual-layered directional 3 dB/90° coupler with circular slots. The results obtained showed good performance in terms of coupling (3.4 dB), insulation (-34.5 dB), directivity (30 dB), and bandwidth (1.6 GHz). Then, a new structure of directional coupler with elliptical slots was also proposed. This coupler is characterized by a coupling factor equal to 3 dB, insulation around -28 dB, a directivity up to 18.5 dB, and bandwidth of approximately 3 GHz. Finally, we designed and simulated a new structure of a dual-layered directional coupler with rectangular slots. This structure provided the best results with a coupling factor of 3 dB, a insulation of -34.4 dB, a directivity of 31.4 dB, and a bandwidth of approximately 1.5 GHz. These structures have been successfully completed. Simulation is performed using HFSS software in the X frequency band. The proposed two-layer directional couplers are important components in radar systems and in multi-beam antenna arrays. The waveguide integrated into the substrate is a very high performance technology which allows the advantages of conventional waveguides and planar transmission lines to be used for the