Investigation sur la faisabilité de mesure de diagramme de rayonnement et de SER en environnement complexe

Sujets de thèse 2013

Intitulé de la thèse
Investigation sur la faisabilité de mesure de diagramme de rayonnement et de SER en environnement complexe
Publication du sujet sur le site de l’ABG : NON
Nature du financement : Financement institutionnel, Contrat Doctoral, Financement régional, Contrats université sur projets,)
Domaine de compétences principal (pour l’ABG) : Physique
Domaine de compétences secondaire (pour l’ABG) : Sciences pour l’Ingénieur
Spécialité de doctorat : Electronique des hautes fréquences, Photonique et Systèmes

Lieu de travail
Xlim Département OSA ESTER Technopole Limoges
Laboratoire d’accueil : XLIM/OSA

Présentation de l’équipe de recherche
L’équipe réseaux sans fil du département OSA d’XLIM), regroupe des personnes ayant des compétences en traitement du signal, antennes, canal de propagation, matériaux BIE et méta-matériaux. Ces domaines d’activités regroupés en une seule équipe sont un avantage majeur pour la bonne marche du projet. Ces travaux portent principalement sur l’interaction des ondes et des systèmes ce qui implique des études trés originales et multi-disciplinaires.

Résumé de la thèse en français
Il s’agit ici d’étudier diverses méthodes afin d’être en mesure de caractériser le rayonnement d’un objet quelconque, tout en s’affranchissant de l’impact l’environnement extérieur.
En effet, la mesure de rayonnement, qu’elle soit pour une surface équivalente Radar, ou bien pour une antenne en champ lointain, impose que ces dernières se trouvent dans un environnement anéchoïque, c’est–à–dire dépourvu de toutes interférences dues à des réflexions ou des diffractions des ondes dans le milieu. Ces mesures sont habituellement faites dans des chambres anéchoïdes disposant d’absorbants sur les parois et complètement isolées électromagnétiquement du monde extérieur. Cette contrainte impose donc une limite sur la taille des objets à caractériser ainsi qu’un coût important en termes d’infrastucture.
Les travaux envisagés dans ce sujet visent à s’affranchir de l’utilisation d’une chambre anéchoïde au moyen d’algorithme de traitement des ondes spécifiques.

Résumé de la thèse en anglais
The aim of this thesis is to explore various methods to characterize the radiation of any object, while avoiding the impact the external environment.
Indeed, the measurement of radiation, whether for a radar equivalent surface, or for an antenna radiation pattern, requires to be in an anechoic environment, that is to say without any interference from reflections or diffractions in the medium. These measurements are usually made ​​in anechoic chambers with absorbers on the walls and completely electromagnetically isolated from the outside world. This constraint imposes a limit on the size of the objects to be characterized and a significant cost in terms of amenity.
The work envisaged in this topic are designed to avoid the use of an anechoic chamber using specific microwave processing algorithm.

Description complète du sujet de thèse
Les travaux envisagés dans ce sujet visent à s’affranchir de l’utilisation d’une chambre anéchoïde au moyen d’algorithme de traitement des ondes spécifiques.
De récents travaux ont permis de montrer la faisabilité de mesure de diagramme de rayonnement en chambre réverbérante par retournement temporel. L’inconvénient de cette méthode se trouve être l’aspect temporel, qui impose une bande passante minimum pour les éléments à caractériser. De plus, à notre connaissance, seul l’aspect théorique a été envisagé et aucune mesure n’est venue concrétiser ses travaux.
Une autre méthode a été développée dans le cadre d’une thèse à L’IETR de Rennes, basée sur l’étude statistique du Facteur K dans les CRBM.Cette dernière est soumise à une distribution isotrope du champ électromagnétique autour de l’antenne sous test ce qui exclu donc la faisabilité en environnement quelconque.
Une étude très prometteuse en cours de publication a été imaginée au sein du laboratoire Xlim et a permis de mesurer un diagramme de rayonnement (directivité) en CRBM (chambre réverbérante à brassage de modes) avec une précision de l’ordre de – 30 dB.
L’idée est de réaliser une décomposition en ondes planes par déplacement de l’antenne de réception de manière linéaire.Dans ce cas de figure, la discrimination des différentes ondes planes captées par l’antenne sous test se fait via la vitesse de rotation de la phase du signal reçu en fonction du déplacement de l’antenne. Il suffit donc d’une analyse de Fourier pour extraire la directivité de l’antenne.

Objectifs scientifiques de la thèse
Cette méthode en est encore à ses balbutiements notamment en termes de temps de mesure et de quantification de la précision, et doit donc faire l’objet d’investigations supplémentaires, ce qui justifie la présentation de ce sujet.
La cellule réverbérante est très utile puisqu’elle offre des propriétés d’isolation du champ électromagnétique extérieur et ainsi permettre des mesures reproductibles. Etant donné le caractère perturbateur de cette dernière, elle impose donc également des conditions de mesures très complexes, ce qui impliquera un bon fonctionnement des méthodes étudiées dans des cas moins défavorables, comme par exemple dans un espace de travail conventionnel.
Afin de réaliser au mieux ces études, le département OSA d’Xlim dispose de nombreux outils de simulations, mais également d’équipements expérimentaux tels que des chambres anéchoides, des CRBM, ainsi que d’une instrumentation de mesure très performante. Ceci étant, il sera possible, dans ces travaux, de mettre en place toutes les méthodes existantes et ainsi de les comparer de manière concrète.
De plus, Le département OSA dispose d’une forte expérience dans l’utilisation de CRBM ainsi que sur l’aspect expérimental. Le déroulement des travaux se fera donc comme suit:
– Etude bibliographique des méthodes existantes dans la littérature.
– Implémentation et tests des ces dernières.
– Etude comparative.
– Etude théorique de la méthode par décomposition en ondes planes.
– Mise en place expérimentale et tests de performances.
– Optimisation de cette solution.
– Application à la mesure de SER.

Compétences à l’issue de la thèse
Traitement expérimental des signaux.
Décomposition en ondes planes des ondes électromagnétiques.
Traitement d’antennes.
Connaissance de nombreaux instruments de mesure (ARV, Oscillocopes haute vitesse, générateurs large bande, …)
Rayonnement des antennes.

Mots clés (séparés par des virgules)
Caractérisation d’antennes.
Chambre réverbérante.
Expérimentation.
SER.
Ondes planes.
Environnement complexe.

Conditions restrictive de candidature (nationalité, âge, …) : NON

Directeur de thèse
Thierry Monédière
Adresse mail du directeur de thèse : thierry.monediere@unilim.fr
Téléphone Directeur de thèse : 0555426050

Co-directeur de thèse
David Carsenat
Adresse mail du co-directeur de thèse : david.carsenat@xlim.fr
Téléphone co-Directeur de thèse : 0555426050

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