Modeling of discontinuities on lossy planar microwave structures by the spectral domain approach

Abstract

New components appear, that require an improvement in the modeling methods in the microwave field. Indeed, in order to model the working of components such as the photoelectrical switch, whose substrate conductivity varies under the action of a judiciously chosen light beam, it has proved that taking losses in 3D problem was required. Thus, we have coupled the complex frequency concept to a dynamic modeling method: the spectral domain approach. This concept lays on the fact that the resonance frequency of a lossy resonator is complex. It enables to get the quality factor of the resonator and then its equivalent circuit, including the resistive elements that are characteristics of the losses. In the case of low losses, this general principle can be used through a perturbation method. We develop here this principle and use it for the study of a photoelectrical switch.

Résumé

L’apparition de nouveaux composants demande une amélioration des méthodes de modélisation en microondes. En effet, pour modéliser le fonctionnement d’un composant tel que le commutateur photoélectrique, dont le substrat voit sa conductivité se modifier sous l’action d’un faisceau lumineux adéquat, il s’est avéré nécessaire de pouvoir prendre en compte les pertes dans les problèmes 3D. Pour ce faire, nous avons couplé le concept de fréquence de résonance complexe à une méthode de modélisation dynamique : la méthode spectrale. Ce concept repose sur le fait que la fréquence de résonance d’un résonateur à pertes est complexe. Elle permet de remonter au facteur de qualité du résonateur et donc à son schéma électrique équivalent, y compris les éléments résistifs caractéristiques des pertes. Il est possible de tirer parti avantageusement du cas de pertes faibles, pour lequel le cas général peut être utilisé au moyen d’une méthode de perturbation, allégeant ainsi la modélisation. Ce principe est développé et exploité pour l’étude d’un commutateur photoélectrique.