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constante dielectrique



  1. #1
    Abu Maria.

    constante dielectrique


    ------

    salt
    le champ électrique dans les lignes micro-ruban traverse deux milieux différents (l'air+substrat) , de ce fait le chercheur (Hammerstad)-après des travaux déjà faits avant lui- a proposé une formule d'une constante diélectrique effective qui modélise un milieu homogène (comme si le champ se propage dans un seul diélectrique) , cette formule comporte en son sein le rapport
    :largeur de la ligne micro-ruban
    :hauteur du substrat



    1/-que signifie(physiquement) la dépendance de cette constante des dimensions de la ligne , car moi je savais que la constante dielectrique était quelque chose qui caractérise la nature du dielectrique rien avoir avec les dimensions de ce dielectrique , je pose cette question , car j'ai lu dans un article ça " for good antenna performance a thick dielectric subsrtate having a low dielectric constant is desirable since this provides better efficiency ...a high dielectric constant can be selected since it reduces the dimension..."
    2/-si c'est ça , l'antenne patch alimentée par une ligne micro-ruban qui , a une largeur différente a celle de l'antenne , est ce que sa veut dire que l'antenne aura sa propre constante dielectrique effective , et la ligne aussi ? (c'est important pour les calculs)

    LPFR ne me dites pas que les antennes patch n'est pas votre domaine , car premierement même si ce n’était pas le cas , vous donnez des réponses qui apportent , et de deux ce n'est vraiment le domaine des antennes patch , c'est globale.

    merci tout le monde pour les réponses

    -----
    Dernière modification par Abu Maria. ; 17/12/2011 à 10h26.

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  3. #2
    mariposa

    Re : constante dielectrique

    Citation Envoyé par Abu Maria. Voir le message
    salt
    le champ électrique dans les lignes micro-ruban traverse deux milieux différents (l'air+substrat) , de ce fait le chercheur (Hammerstad)-après des travaux déjà faits avant lui- a proposé une formule d'une constante diélectrique effective qui modélise un milieu homogène (comme si le champ se propage dans un seul diélectrique) , cette formule comporte en son sein le rapport
    :largeur de la ligne micro-ruban
    :hauteur du substrat



    1/-que signifie(physiquement) la dépendance de cette constante des dimensions de la ligne , car moi je savais que la constante dielectrique était quelque chose qui caractérise la nature du dielectrique rien avoir avec les dimensions de ce dielectrique , je pose cette question , car j'ai lu dans un article ça " for good antenna performance a thick dielectric subsrtate having a low dielectric constant is desirable since this provides better efficiency ...a high dielectric constant can be selected since it reduces the dimension..."
    2/-si c'est ça , l'antenne patch alimentée par une ligne micro-ruban qui , a une largeur différente a celle de l'antenne , est ce que sa veut dire que l'antenne aura sa propre constante dielectrique effective , et la ligne aussi ? (c'est important pour les calculs)

    LPFR ne me dites pas que les antennes patch n'est pas votre domaine , car premierement même si ce n’était pas le cas , vous donnez des réponses qui apportent , et de deux ce n'est vraiment le domaine des antennes patch , c'est globale.

    merci tout le monde pour les réponses

    La constante diélectrique est une caractéristique d'un milieu. Celle-ci détermine à la vitesse V de propagation d'une onde dans un milieu de dimension infinie.

    Inversement lorsque tu calcules la vitesse de propagation d'une onde dans un milieu de dimension finie (donc déterminé par des paramètres géométriques) par exemple un guide d'onde.

    alors tu peux lui attribuer une constante diélectrique effective qui dépendra donc des paramètres géométriques de ton milieu.


    CQFD

  4. #3
    LPFR

    Re : constante dielectrique

    Bonjour Abu Maria.
    1 - Prenez une surface conductrice sur le circuit imprimé. La capacité est approximativement

    Mais en réalité, elle est plus grande car dans cette formule on ignore le champ électrique qui déborde sur les côtés et celui qui part du dessus du conducteur.
    Il faut rajouter une capacité additionnelle (très difficile à calculer), et qui dépend de la longueur des bords du conducteur et un peu de ses dimensions latérales. Et on peut exprimer cette capacité additionnelle en utilisant la même formule du condensateur plat et en augmentant la valeur de la constante diélectrique:

    La contribution de cette capacité additionnelle est d'autant plus importante que la largeur du ruban est petite devant l'épaisseur de l'isolant car la contribution de l'effet de bord est plus importante.

    Ce qui rayonne dans une microstrip ou dans une antenne patch est précisément ce champ électrique qui "bave" vers l'extérieur. Celui qui se trouve sous la microstrip ou sous le patch ne sert pas au rayonnement. C'est pour cela que pour avoir plus de rayonnement on a intérêt à avoir une faible capacité "condensateur plat" et plus de champ "effet de bord".

    2 - Oui. La constante effective dépend des dimensions du patch et du microstrip.

    Et c'est vrai, je n'ai jamais travaillé ni étudié des microstrips ni des antennes patch. Mais quand on a une bonne base bien comprise, on comprend plus facilement de choses nouvelles.
    Et, comme disent les espagnols: "Más sabe et diablo por viejo que por diablo" (Le diable sait plus des choses parce qu'il est vieux que parce qu'il est diable).
    Cordialement,

  5. #4
    Abu Maria.

    Re : constante dielectrique

    desolé je n'avais pas internet ...
    merci mariposa pour la reponse , mais : la constante dielectrique effective a ete introduite , car il y a propagation dans deux milieu differents , et non pas un milieu limité, alors pourquoi la constante effective v dependre de la geometrie dans ce cas la ?
    et merci LP , seulement la:
    pourquoi vous dites "La contribution de cette capacité additionnelle est d'autant plus importante que la largeur du ruban est petite devant l'épaisseur de l'isolant car la contribution de l'effet de bord est plus importante"
    pourquoi l'effet de bord est plus important quand la largeur du ruban est petite ?ou bien on peut dire que la largeur doit etre petite devant le plan de masse , et h (hauteur subsrtat) doit etre grande , non?
    et j'ai lu aussi , que augmenter la hauteur va donner plus d'efficacité , mais une consommation dans la geometrie , pour remedier a ca , on peut augmenter la permitivité ,comment expliquiez vous ca ,
    merci beaucoup

    NB: LPFR vous parlez de la largeur , est ce que vous considerer que le patch rayonne via ses bords de la largeur , et non pas la longueur , ou bien vous parlez d'une facon generale.

  6. #5
    LPFR

    Re : constante dielectrique

    Bonjour Abu Maria.
    Imaginez le champ électrique d'une strip-line. Comparez le champ de deux strip-lines de largeur différent. Vous constaterez que le champ qui "bave" (l'effet de bord) est, en gros, le même pour les deux strip-lines. Donc, la contribution relative de ce champ "externe" est plus importante dans le cas d'une ligne mince que dans le cas d'une ligne large.
    Je pense que si augmentez la constante diélectrique, vous diminuez la contribution relative de l'effet de bord car la capacité "principale" (condensateur plat) augmente plus que celle due aux effets de bord.
    Je ne vois pas ce que vous entendez par "...mais une consommation dans la géométrie".

    Et oui, je parle de largeur en général. S'il s'agit d'une strip-line c'est la vraie largeur. Pour un patch c'est tout le contour qui compte. Donc, c'est largeur et longueur.
    Au revoir.

  7. A voir en vidéo sur Futura
  8. #6
    Abu Maria.

    Arrow Re : constante dielectrique

    merci encore LPFR
    je voulais dire pour"...mais une consommation dans la géométrie" c'etait juste mal exprimé , je voulais dire juste que augmenter la hauteur sa va prendre plus d'espace . il y a un compromis.
    maintenant corrige moi si je fais erreur
    il faut que la soit dominante sur celle du plat , donc selon la formule il faut soit soit grand , soit petit ou bien soit grand , moi je peux imaginer que si (hauteur du substrat ) soit grande alors les lignes du champ qui "bave" seront grandes c'est pour ca on aura un bon rayonnement

    LP: est ce que vous avez entendu parler des ondes de surfaces ?
    ces ondes apparaissent lorsque l'epaisseur du susbtrat augmente , mais physiquement je ne sais pas pourquoi ? , augmenter l'epaisseur donnera un rayonnement efficace mais l'apparition des ondes de surface qui sont des pertes.



    et que la malediction soit sur le "diablo"
    Dernière modification par Abu Maria. ; 21/12/2011 à 09h49.

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  10. #7
    LPFR

    Re : constante dielectrique

    Citation Envoyé par Abu Maria. Voir le message
    merci encore LPFR
    je voulais dire pour"...mais une consommation dans la géométrie" c'etait juste mal exprimé , je voulais dire juste que augmenter la hauteur sa va prendre plus d'espace . il y a un compromis.
    maintenant corrige moi si je fais erreur
    il faut que la soit dominante sur celle du plat , donc selon la formule il faut soit soit grand , soit petit ou bien soit grand , moi je peux imaginer que si (hauteur du substrat ) soit grande alors les lignes du champ qui "bave" seront grandes c'est pour ca on aura un bon rayonnement

    LP: est ce que vous avez entendu parler des ondes de surfaces ?
    ces ondes apparaissent lorsque l'epaisseur du susbtrat augmente , mais physiquement je ne sais pas pourquoi ? , augmenter l'epaisseur donnera un rayonnement efficace mais l'apparition des ondes de surface qui sont des pertes.
    et que la malediction soit sur le "diablo"
    Bonjour Abou Maria.
    Je suis d'accord avec votre raisonnement, sauf que vous avez fait une erreur (d'écriture, probablement). Il faut que soit petit (et non grand) pour que le champ qui "bave" soit plus important relativement.

    Oui, j'ai entendu parler des ondes de surface, mais uniquement pour des ondes mécaniques (Raileygh, Love).
    Google me donne ce document (parmi d'autres). Je cite une phrase:

    It is worth emphasizing at the outset that the term "surface wave" is often a misnomer. We should attach no more significance to the phenomenon than the equations that describe it imply. The term surface wave conjures up an image of energy flow that is confined to a region that is localized at or near the surface. Whereas this is true for acoustic surface waves or certain classes of seismic waves, for example, it is generally not true for the phenomenon that we are discussing here.

    En tout cas c'est un domaine que je ne connais vraiment pas, et pour lequel je ne peux pas "extrapoler" à partir d'autres choses.
    La seule chose que je extrapole, est que les dimensions du diélectrique doivent être de l'ordre de grandeur de la longueur d'onde (1/4) pour pouvoir satisfaire des conditions de bord.
    Au revoir.

  11. #8
    Abu Maria.

    Re : constante dielectrique

    oui LPFR pour la permitivité c'est une erreur d'ecriture bien sur...
    merci pour le document je vais voir , et si j'ai quelque chose je la poserai ici , mme si ce poste sera tout en bas...

  12. #9
    Abu Maria.

    Re : constante dielectrique

    SVP...

    balanis a dit "In a given direction, the lowest order (dominant) surface wave mode is TM(odd) with zero cutoff frequency followed by a TE(even), and alternatively by TM(odd) and TE(even) modes. For a rectangular microstrip patch, the fields are TM in a direction of propagation along the E-plane and TE in a direction of propagation
    along the H-plane. Since for the E-plane arrangement of Figure 14.29(a) the elements are placed collinearly along the E-plane where the fields in the space between the elements are primarily TM, there is a stronger surface wave excitation (based on a single dominant surface wave mode) between the elements, and the coupling is larger. However for the H-plane arrangement of Figure 14.29(b), the fields in the space between the elements are primarily TE and there is not a strong dominant mode surface wave excitation; therefore there is less coupling between the elements..."

    c'etait dans le contexte d’étude du couplage entre deux antennes patch dans les deux plans (E , et H).(voir la jointe),futura..JPG

  13. #10
    Abu Maria.

    Re : constante dielectrique

    dans ce paragraphe , j'aimerai comprendre quelques notions qui m’échappent:

    1-c'est quoi TM (odd) (mode impair) , c'est quoi ces modes pairs et impairs ? quel est leurs significations physiques (le mode TM et TE je l'ai connais) mais pair et impair , non!!!
    2-que ce que sa veut dire mode sans frequence de coupure , comment on peut le distinguer ? et est ce que sa peut être le mode fondamentale un TM et puis le suivant un TE?
    3-est ce que le fait ,que dans un plan donné , si les deux ondes étaient de différents modes alors le couplage sera petit (dans cette phrase "...However for the H-plane arrangement of Figure 14.29(b), the fields in the space between the elements are primarily TE and there is not a strong dominant mode surface wave excitation; therefore there is less coupling between the elements..."

    merci beaucoup , et vraiment désolé .

  14. #11
    LPFR

    Re : constante dielectrique

    Bonjour.
    Je ne comprends pas les images. Ce que l'on voit ce sont les patchs ?
    Vus de quel côté ? Et je ne vois pas ce qu'est le plan E ni le plan H.
    Et les cercles avec le point ?
    Je pense que le "odd" et "even" est le nombre de zéros entre les extrémités de quelque chose de résonant.
    Les modes sans fréquence de coupure sont ceux, comme celui d'un câble coaxial, qui peut transmettre des fréquences aussi base que l'on veut. Ce n'est pas le cas des guides d'onde classiques ni ont une fréquence de coupure quand lambda/2 est égal à la largeur du guide.
    J'imagine que le mode sans fréquence de coupure pour une microstrip est celui avec le courant le long de la ligne et le champ magnétique parallèle au circuit imprimé et perpendiculaire à la propagation.
    Au revoir.

  15. #12
    Abu Maria.

    Re : constante dielectrique

    merci LP
    1-ce qu'on voit ce sont les patch (vue de dessus)
    le plan E est le plan qui contient le champ électrique E (le long du patch (L) ) , et le plan H c'est le plan qui contient le champ magnétique , c'est le perpendiculaire a la direction de propagation.
    2-le cercle avec le point c'est l'alimentation (dans ce que par le coaxial)
    3-LP , les ondes de surface ce sont des ondes qui se propagent sous le patch et au dessous du plan de masse , elles guidées , et elles sont en mode TM.comme celui de l'antenne patch.
    *******

    LPFR ,
    1-/dans le paragraphe en anglais , ils disent que "the lowest order (dominant) surface wave mode is TM (odd) ..." donc si on suit ta définition , on aura un zéro entre deux extrémités , donc sa ne peut être le fondamentale qui n'a pas de zéro entre les extrémités , dans ce cas la non?

    2-/est ce qu'il peut y avoir un mode TM par exemple et puis le suivant mode sera le TE ?

    3-/ LPFR , ils disent " However for the H-plane arrangement of Figure (celle du plan H), the fields in the space between the elements are primarily TE and there is not a strong dominant mode surface wave excitation; therefore there is less coupling between the elements" , j'ai pas bien saisi cette phrase , est tu vois ce qu'ils veuelent dire?
    3-/tu dis "J'imagine que le mode sans fréquence de coupure pour une microstrip est celui avec le courant le long de la ligne et le champ magnétique parallèle au circuit imprimé et perpendiculaire à la propagation." pourquoi?

    merci beaucoup...

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  17. #13
    Abu Maria.

    Re : constante dielectrique

    désolé pour les ondes de surface , look this:
    fut.JPG

  18. #14
    LPFR

    Re : constante dielectrique

    Bonjour Abou Maria.
    Je ne dois pas avoir compris le mode d'oscillation d'un patch.
    Dans une strip-line, le plan de E et celui de H sont les mêmes: le plan perpendiculaire au sens de propagation. Comme dans un câble coaxial.
    Et pensais que le mode d'oscillation principale d'un patch était le même: une onde qui se propage parallèlement à la surface, qui se réfléchit aux bords ce qui crée l'onde stationnaire. Je ne vois pas comment fonctionne le mode avec E parallèle à la surface.
    Car si E est parallèle à la surface il doit s'annuler au niveau du plan de masse et du patch. On aurait dont un maximum entre les deux. Je vois mal une configuration du champ donnant cela avec une longueur d'onde (dans le diélectrique) plus grande que le double de l'épaisseur du diélectrique.

    Je viens de regarder ce court article pour vérifier si le mode d'oscillation est bien ce que je pensais ou si j'étais à côté de la plaque. Et non, c'est bien ce que je pensais. Je ne vois pas le champ E parallèle au patch.

    Par contre, je ne trouve rien sur la "surface wave" que je puisse relier à l'image du post #13.
    Une des rares références à des "surface waves" et des micro-ondes est celle de wikipedia. Mais cela se passe à l'interface du métal avec le diélectrique et non entre deux diélectriques.
    Dans wikipedia ils donnent cette référence pour des "surface waves" autour le conducteur interne d'un câble coaxial dont les dimensions du conducteur externe sont "infinies". Ce sont des ondes qui se passent entre le champ magnétique crée au dessus de la surface métallique et le champ électrique au dessus du métal. Dans la géométrie d'un câble coaxial, où le champ décroit avec la distance, on peut comprendre que l'on puisse s'en passer de conducteur externe. Par contre, sur un métal plat, le champ est constant et l'onde s'étend à tout le demi-espace. Je ne vois pas comment sont ces "surface waves".
    En tout cas elles ne ressemblent pas au dessin, et il me semble que la longueur d'onde de ces ondes de surface serait la même que celle des ondes "normales" dans le diélectrique.

    Pire encore, je ne vois pas de mode de propagation qui concerne "reflected wave". Cela ressemble à la propagation dans un guide d'ondes où 'h' serait l'équivalent du 'a' (la largeur du guide). Mais cela demande une épaisseur de diélectrique plus grande que lambda/2 (dans le diélectrique).


    3 - "However..." Je ne vois pas plus que vous ce qu'ils veulent dire. Mais le problème de base est que je ne vois pas du tout ces ondes de surface.
    4 -( mode sans fréquence de coupure) Ce sont des vieux souvenirs de l'étude de la propagation des EM dans un câble coaxial. Vous avez le mode "classique" qui n'a pas de fréquence de coupure et des modes qui n'ont pas besoin de conducteur interne (ce sont alors des guides d'onde) mais qui ont des fréquences de coupure basse.

    Je pense que si on veut comprendre quelque chose il faut trouver un article qui décrive ces "surface waves" dans un circuit imprimé.

    Au revoir.

    PS: Wikipedia en anglais "fait grève" aujourd'hui pour protester contre un projet de loi américaine. Pour pouvoir s'en servir malgré cela, il faut bloquer Java.

  19. #15
    Abu Maria.

    Re : constante dielectrique

    merci LPFR , certainement le vecteur champ électrique est perpendiculaire au patch et au plan de masse (hauteur du substrat est très petit) , mais du fait que j'ai été occupé par les ondes de surface , alors je n'ai pas voulu insister sur ce E parallèle !, et aussi dans tout les livres -d’après ce que je connais-ils disent que le mode de propagation dans l'antenne patch est le (regarde le court article) et c'est vrai que dans le cas ou on considéré que la direction de propagation est perpendiculaire au patch conducteur!...

    et comme tu as dit "Je pense que si on veut comprendre quelque chose il faut trouver un article qui décrive ces "surface waves" dans un circuit imprimé." , ...

    mais LP
    juste une question , est ce qu'il peut y avoir "un mode fondamentale TM , et le mode après est TE"?

  20. #16
    LPFR

    Re : constante dielectrique

    Bonjour Abou Maria.
    Le mode fondamental dans une strip-line, comme dans un coaxial, comme dans un patch et le TM et TE. Car las deux champs sont perpendiculaires au sens de propagation.
    Et je pense (mais je suis moins sur) que le mode suivant est celui des guides d'onde: TE01 mais non TM. Mais il demande une épaisseur de plus de lambda/2. Donc, il peut être très loin.
    Au revoir.

  21. #17
    Abu Maria.

    Re : constante dielectrique

    le mode et avec aucune relation entre eux? car si il y a une relation il peut y avoir un

    le mode TE01 demande une largeur transversale de 1/2 , non?
    et pourquoi vous dites TE01 le prochain.?

  22. #18
    LPFR

    Re : constante dielectrique

    Re.
    Ça s'appelle peut-être TEM, je ne suis pas très fort côté dénominations.
    Je vous ai dit que je pensais que le prochain était le TE01: celui des guides d'ondes. Mais il y a peut-être d'autres avant ( que je ne connais pas).
    Mais dans le cas de strip-lines, la direction "transversale" est la perpendiculaire au circuit imprimé
    A+

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  24. #19
    Abu Maria.

    Re : constante dielectrique

    thanks...if there is new i l'indique ici.

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