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Le lundi 16 janvier 2012 à 14h

Pierre Bernardi, Thales Electron Devices (Vélizy-Villacoublay) et Laboratoire de Physique des Interactions Ioniques et Moléculaires (Marseille). "Un modèle spécialisé pour les géométries périodiques en électrodynamique et son application en simulation numérique des Tubes à Onde Progressive".

Lieu : Ecole Polytechnique, Palaiseau, salle de réunion du CPHT.

Résumé :

Le tube à onde progressive (TOP) est un amplificateur d’onde électromagnétique fabriqué entre autres par Thales Electron Devices (TED) en France (Vélizy-Villacoublay) et en Allemagne (Ulm). Le TOP possédant une géométrie relativement complexe, l’étude de certains problèmes lui étant rattachés requiert l’utilisation de codes de simulation en domaine temporel. Les codes basés sur des méthodes générales utilisent des maillages sur lesquels sont résolues les équations de Maxwell (par différences finies, intégrations finies, éléments finis ...). Malheureusement, ces codes nécessitent de très grosses ressources machine et ne peuvent donc être utilisés à des fins de conception, part importante du travail d’un ingénieur chez TED. Pour cette raison, les modèles généraux sont donc abandonnés au profit de modèles "spécialisés", plus efficaces lorsqu’il s’agit de traiter un problème spécifique.

Lors de ce séminaire, nous présenterons certains aspects théoriques du "Modèle Discret" de S. Kuznetsov [1] ainsi que les possibilités offertes par ce modèle pour simuler l’interaction onde/faisceau d’électrons dans un TOP à hélice périodique. Dans ce modèle, la dynamique du champ électromagnétique en tout point d’un maillage est réduite à la dynamique d’une amplitude par période de la structure. Ceci s’avère très intéressant dans le cas des TOP à hélice qui peuvent posséder jusqu’à 200 périodes. Certains résultats de simulation de TOP obtenus par les codes HelL-1D [2] et HelL-2D [3], tous deux dérivés du modèle discret, seront présentés. Nous présenterons aussi une annexe à la méthode permettant de décrire les réflexions d’onde en entrée et sortie de ligne à retard [4].

Le modèle discret est exactement équivalent aux équations de Maxwell si le système que l’on considère est périodique. Aussi le TOP ne constitue-t-il certainement pas sa seule application.

[1] - S. P. Kuznetsov, "On one form of excitation equations of a
periodic waveguide", Sov. J. Commun. Technol. Electron., vol. 25,
1980, pp. 419-421 (en Russe)

[2] - P. Bernardi et al., "Efficient Time Domain Simulations of a Helix Traveling-Wave Tube", IEEE Tran. Electron Devices, vol. 58, 2011, pp. 1761 - 1767

[3] - P. Bernardi et al., "Efficient 2.5-D Non-stationary Simulations
of a Helix Traveling-Wave Tube", proc. IVEC 2011 (India), 2011

[4] - P. Bernardi et al., Control of the Reflections at the Terminations of a Slow Wave Structure in the Nonstationary Discrete Theory of Excitation of a Periodic Waveguide", IEEE Tran. Electron Devices, vol. 58, 2011, pp. 4093 - 4097


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