Ce guide explique comment importer les données de paramètres S de composants réels de Murata Manufacturing dans uSimmics (anciennement QucsStudio) pour simuler un filtre LPF. Il montre comment quantifier l’écart de performances entre composants idéaux et composants réels, puis comment l’améliorer en choisissant des composants à faibles pertes.
- Ce que vous apprendrez
- Prérequis : écart par rapport à la simulation avec composants idéaux
- Pourquoi utiliser des composants réels ?
- Composants utilisés et acquisition des paramètres S
- Procédure : placement des composants à paramètres S dans le schéma
- Résultats de la première simulation (grade standard)
- Optimisation par passage aux composants bas-pertes
- Résultats de la deuxième simulation (grade bas-pertes)
- Analyse et conclusions
- Conclusion
- Articles connexes
Ce que vous apprendrez
- Les causes des écarts de performances entre composants idéaux et composants réels (inductance et capacité parasites)
- Comment importer les données de paramètres S de Murata dans uSimmics (anciennement QucsStudio)
- Les résultats de simulation avec des composants standard (GRM03, LQP03TG) et leurs limites
- L’amélioration apportée par le passage aux composants bas-pertes (GJM03, LQP03HQ)
- Comment évaluer quantitativement l’influence du choix des composants sur les caractéristiques d’un filtre
Prérequis : écart par rapport à la simulation avec composants idéaux
L’article précédent décrivait la conception et la simulation d’un LPF Sub-GHz (915 MHz) dans uSimmics (anciennement QucsStudio) avec des composants idéaux. Cet article en est la suite, avec une simulation plus réaliste utilisant des composants réels de Murata Manufacturing, comparée aux composants idéaux.
Référence : Guide de conception de filtre passe-bas avec uSimmics (anciennement QucsStudio) [2026]
Pourquoi utiliser des composants réels ?
Les condensateurs et inductances disponibles en tant que composants à constantes localisées (lumped components) dans uSimmics (anciennement QucsStudio) sont des composants idéaux. Les composants réels présentent les éléments parasites suivants, qui empêchent d’atteindre les mêmes caractéristiques :
- Inductance parasite (Parasitic Inductance) : composante inductive dans les électrodes et les terminaisons des condensateurs CMS
- Capacité parasite (Parasitic Capacitance) : composante capacitive entre les spires des inductances CMS
- Résistance série (DC Resistance) : perte d’insertion due à la résistance des spires de l’inductance
Ces éléments parasites se manifestent particulièrement aux fréquences élevées (gamme GHz) sous la forme d’une augmentation de la perte d’insertion en bande passante et d’une modification de la caractéristique d’atténuation.
Composants utilisés et acquisition des paramètres S
Cette simulation utilise les condensateurs CMS Murata « série GRM03 » et les inductances CMS « série LQP03TG », largement adoptés dans la conception d’équipements de communication.
Comment obtenir les paramètres S :
Les données de paramètres S de chaque composant (format Touchstone, .s2p) peuvent être téléchargées depuis le site officiel de Murata Manufacturing (SimSurfing).
Liste des composants (grade standard)
| Référence | Type | Valeur |
|---|---|---|
| GRM0332C15R6BA01 | Condensateur CMS | 5,6 pF |
| GRM0332C14R1BA01 | Condensateur CMS | 4,1 pF |
| GRM0334C11R5BA01 | Condensateur CMS | 1,5 pF |
| LQP03TG15NJ02 | Inductance CMS | 15 nH |
| LQP03TG10NJ02 | Inductance CMS | 10 nH |
| LQP03TG3N7B02 | Inductance CMS | 3,7 nH |
Procédure : placement des composants à paramètres S dans le schéma
Placer en parallèle dans le schéma uSimmics (anciennement QucsStudio) le filtre avec composants idéaux et le filtre avec paramètres S de composants réels pour une simulation comparative.
- Ouvrir dans uSimmics (anciennement QucsStudio) le schéma du LPF conçu dans l’article précédent.
- Dans le panneau Components, section system components, sélectionner s-parameter file.
- Placer le composant s-parameter file sur le schéma, double-cliquer pour ouvrir ses propriétés.
- Définir le nombre de Ports sur 2.
- Dans la propriété File, sélectionner le fichier .s2p téléchargé depuis Murata.
- Répéter cette procédure pour chaque composant (C1, C2, C3, L1, L2, L3).
- Câbler le filtre avec composants réels et configurer la simulation S-paramètres en parallèle avec la version idéale.
Résultats de la première simulation (grade standard)
Comparaison du S21 entre la simulation avec composants idéaux et la simulation avec composants réels GRM03/LQP03TG :
- Rouge : LPF avec composants idéaux
- Bleu : LPF avec composants réels (grade standard)
À première vue, les composants réels semblent présenter une meilleure atténuation aux fréquences élevées, mais une analyse détaillée de la bande passante (824–915 MHz) révèle que la perte d’insertion est significativement plus élevée avec les composants réels.
Analyse des causes de l’écart
La simulation avec les composants GRM03 et LQP03TG montre un écart de perte d’insertion d’environ 2 dB par rapport aux composants idéaux. Les principales causes sont :
- Augmentation des pertes aux hautes fréquences due à l’inductance série équivalente (ESL) du condensateur
- Pertes dues à la résistance DC (DCR) et à la capacité inter-spires de l’inductance
- Pertes dues à la résistance série équivalente (ESR) du condensateur
Un écart de 2 dB est susceptible d’affecter les spécifications de performance de la bande passante dans des applications réelles.
Optimisation par passage aux composants bas-pertes
Pour améliorer la perte d’insertion en bande passante, passer à des composants de grade inférieur en pertes :
- Condensateurs : série GRM03 → série GJM03 (ESR et composante DC réduites)
- Inductances : série LQP03TG → série LQP03HQ (facteur Q élevé, faibles pertes)
Liste des composants (grade bas-pertes)
| Référence | Type | Valeur |
|---|---|---|
| GJM0335C1E5R6BB01 | Condensateur CMS (bas-pertes) | 5,6 pF |
| GJM0335C1E4R1BB01 | Condensateur CMS (bas-pertes) | 4,1 pF |
| GJM0335C1E1R5BB01 | Condensateur CMS (bas-pertes) | 1,5 pF |
| LQP03HQ15NH02 | Inductance CMS (Q élevé) | 15 nH |
| LQP03HQ10NH02 | Inductance CMS (Q élevé) | 10 nH |
| LQP03HQ3N7B02 | Inductance CMS (Q élevé) | 3,7 nH |
Résultats de la deuxième simulation (grade bas-pertes)
Après passage aux composants GJM03 et LQP03HQ, les performances se rapprochent des composants idéaux.
| Critère de comparaison | Grade standard | Grade bas-pertes |
|---|---|---|
| Écart avec composants idéaux (perte d’insertion) | Environ 2 dB | Environ 1 dB |
| Performances en bande passante | Risque de non-conformité | Dans les spécifications |
Le passage au grade bas-pertes réduit l’écart à environ 1 dB.
Analyse et conclusions
Ces résultats illustrent l’importance d’une sélection appropriée du grade de composants en fonction des spécifications de performance requises. La simulation avec paramètres S de composants réels permet de révéler des écarts de performances que la simulation avec composants idéaux seule ne peut pas mettre en évidence.
Avantages de l’intégration de la simulation avec composants réels dans le flux de conception :
– Prédire avec précision les performances réelles avant la production en série
– Quantifier les différences de performances entre grades de composants
– Évaluer les compromis coût/performance dès la phase de conception
Conclusion
La simulation avec paramètres S de composants réels dans uSimmics (anciennement QucsStudio) est un outil précieux dans le processus de conception. En particulier pour la conception de filtres haute fréquence où une optimisation fine des performances est requise, tester successivement différents grades de composants permet d’atteindre les performances cibles de manière fiable. Combiner simulation avec composants idéaux et simulation avec composants réels est la clé d’une conception de filtre de haute précision.
Articles connexes
- Guide de conception de filtre passe-bas avec uSimmics (anciennement QucsStudio) [2026]
- Analyse Monte Carlo dans uSimmics (anciennement QucsStudio) [2026]
- Guide d’analyse VSWR avec uSimmics (anciennement QucsStudio) [2026]
- Guide de création de modèles utilisateur dans uSimmics (anciennement QucsStudio) [2026]
- Guide d’utilisation d’Attenuator Synthesis
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