Adam - GDR Ondes 2451

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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
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Introduction
•
IPO sur une cavité métallique
•
Exemples d’application
•
IPO sur une cavité diélectrique
•
Exemples d’application
•
Parallélisation sur un GPU
•
Conclusion
Introduction
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•
Courants PO : J = 2 n Λ Hi
•
Plus lent que les techniques de rayons, mais évite leurs problèmes
(caustiques, lancer de rayons, etc…).
•
IPO :
–
–
–
–
•
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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
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Cavité (avec ouverture maillée) :
•
Étapes :
1.
2.
3.
4.
5.
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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
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•
•
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Fréquence 10 GHz
Diamètre 12 cm, longueur 12 cm
Radôme de 3 mm en téflon
Exemple : SER d’un radôme sphérique
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•
•
•
•
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
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10
20
30
40
theta (°)
50
60
70
80
90
IPO sur cavité diélectrique
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•
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.
•
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Seule modification : propagation à l’intérieur du diélectrique.
Validation : Cube diélectrique
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•
•
•
ISAE 2008
Côté 12 cm
εr = 2.7 – j 0.01
Fréquence 30 GHz
•
Cas IPO :
–
–
–
–
–
•
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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
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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
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GRD ONDES
-30
0
5
10
15
20
phi (°)
25
Exemple : diagramme d’une lentille
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•
•
•
Fréquence 4 GHz
εr = 2
Focale 40 cm, épaisseur 15 cm
•
Simulation MoM (inclus : cornet et symétries) :
Lentille traitée en IPO
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•
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
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0
10
20
30
40
50
theta (°)
60
70
80
90
Parallélisation sur un GPU
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•
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
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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
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•
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.