Adam - GDR Ondes 2451
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1/13 Application de l’optique physique itérative à une cavité diélectrique J.-P. Adam (IEEA), R. Hémon (DGA-MI) Paris - 20/06/2011 GRD ONDES Plan 2/13 Paris - 20/06/2011 GRD ONDES • Introduction • IPO sur une cavité métallique • Exemples d’application • IPO sur une cavité diélectrique • Exemples d’application • Parallélisation sur un GPU • Conclusion Introduction 3/13 • Courants PO : J = 2 n Λ Hi • Plus lent que les techniques de rayons, mais évite leurs problèmes (caustiques, lancer de rayons, etc…). • IPO : – – – – • Paris - 20/06/2011 GRD ONDES itération 0 : Hi = champ incident Itération n : Hi = champ incident + rayonnement des courants à n-1 Itérations jusqu’à atteindre la convergence Bien adaptée aux cavités Travaux dérivés du logiciel SERMAIL basé sur l’IPO et développé par DGA-MI. IPO sur une cavité métallique 4/13 • Cavité (avec ouverture maillée) : • Étapes : 1. 2. 3. 4. 5. Paris - 20/06/2011 GRD ONDES • Courants induits sur l’ouverture par le champ incident Courants transmis sur paroi interne IPO sur la paroi interne Courants transmis sur paroi externe de l’ouverture Rayonnement vers le point d’observation Remarque : également applicable sans radôme. Exemple : SER d’un cylindre avec radôme 5/13 • • • Paris - 20/06/2011 GRD ONDES Fréquence 10 GHz Diamètre 12 cm, longueur 12 cm Radôme de 3 mm en téflon Exemple : SER d’un radôme sphérique 6/13 • • • • Fréquence 10 GHz Diamètre 50 cm, épaisseur 0.5 cm εr = 2.1, tan δ = 0.005 Fond métallique (antenne) Courants MoM 30 IPO 20 Icare (MoM) SER VV (dBm2) 10 0 -10 -20 -30 -40 0 Paris - 20/06/2011 GRD ONDES 10 20 30 40 theta (°) 50 60 70 80 90 IPO sur cavité diélectrique 7/13 • Algorithme identique au précédent, avec simplifications dues à l’absence du radôme : – Coefficients de Fresnel entre 2 milieux diélectriques. – Pas de coefficients de transmission : les courants sont les mêmes des 2 cotés de l’interface. • Paris - 20/06/2011 GRD ONDES Seule modification : propagation à l’intérieur du diélectrique. Validation : Cube diélectrique 8/13 • • • • ISAE 2008 Côté 12 cm εr = 2.7 – j 0.01 Fréquence 30 GHz • Cas IPO : – – – – – • Paris - 20/06/2011 GRD ONDES Taille de maille : 0.003 m (λ/3.3) Nombre de mailles : 21000 Critère de convergence : 0.005 Nombre d’itérations : 6 Temps CPU : 90 heures Remarque : temps CPU proche de la simulation MoM (problème monostatique). Résultats de validation 9/13 Polarisation ThetaTheta Icare (MoM) 5 PO 0 IPO SER (dBm2) -5 -10 -15 -20 -25 -30 0 5 10 15 phi (°) 25 30 35 40 45 30 35 40 45 Polarisation PhiPhi Icare (MoM) 5 20 PO 0 IPO SER (dBm2) -5 -10 -15 -20 -25 Paris - 20/06/2011 GRD ONDES -30 0 5 10 15 20 phi (°) 25 Exemple : diagramme d’une lentille 10/13 Paris - 20/06/2011 GRD ONDES • • • Fréquence 4 GHz εr = 2 Focale 40 cm, épaisseur 15 cm • Simulation MoM (inclus : cornet et symétries) : Lentille traitée en IPO 11/13 • Le cornet est remplacé par une source ponctuelle et isotrope. 0 -5 -10 gain (dB) -15 -20 MoM -25 IPO -30 -35 -40 -45 -50 Paris - 20/06/2011 GRD ONDES 0 10 20 30 40 50 theta (°) 60 70 80 90 Parallélisation sur un GPU 12/13 • Les GPU des cartes graphiques peuvent exécuter très rapidement une tache sur un grand nombre de données • Exemple : milieux de gamme (moins de 100 euros) AMD Athlon 4000+ 2.8 GHz, 64 bits 1 core Paris - 20/06/2011 GRD ONDES NVIDIA GeForce 8600 GT 540 MHz, 32 bits 32 cores • Application IEEA : rayonnement des courants PO vers un grand nombre de directions. Le GPU est 10 fois plus rapide. • Application semblable à l’IPO : rayonnement des courants PO vers tous les autres éléments de surface. Conclusion 13/13 Paris - 20/06/2011 GRD ONDES • Méthode efficace, simple à mettre en œuvre (et à paralléliser), consommant peu de mémoire. • Applicable à des géométries quelconques et utile dans de nombreux domaines.