Titre du sujet de thèse

Rosencher Emmanuel

Description

Calculs de champs diffractés par des objets métalliques 3Dcomplexes par une méthode de lancer de faisceaux gaussiensJulien Hillaireteme2 AnnéeDEMR/APR – UPS/AD2MCo-directeur de thèse universitaire : Jérôme SokoloffCo-directeur de thèse ONERA : Sylvain Bolioli1- Introduction au problèmeAu sein du DEMR, le formalisme des faisceaux gaussiens a été utiliséavec succès pour modéliser l'interaction d'une onde électromagnétique avec unensemble antenne-radôme [1,2]. Ce formalisme a pour principal avantagel'obtention d'une expression analytique des champs électromagnétiques.L'objectif de cette thèse se situe dans la continuité de ces travaux : il s'agit dedévelopper une méthode permettant de calculer le rayonnement d'objetsmétalliques 3D complexes : véhicules, aéronefs, etc. 2- Objectifs scientifiquesLa description de scènes complexes nécessite la connaissance des champsélectromagnétiques rayonnés par des structures simples. Or, la description finedu champ électromagnétique rayonné par des discontinuités dans le formalismedes faisceaux gaussiens reste à déterminer. L'objectif est donc d'améliorer leformalisme actuel afin de pouvoir traiter les arêtes diffractantes ainsi que lessurfaces de fortes courbures.3- Démarche et déroulement de la thèseDeux axes principaux de recherche ontété exploités pour chacun des objectifs. Danstous les cas, l'obtention d'une formulationanalytique des champs est possible enutilisant des méthodes d'évaluationsasymptotiques ...

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Extrait

Calculs de champs diffractés par des objets métalliques 3D

complexes par une méthode de lancer de faisceaux gaussiens

Julien Hillairet

2

eme

Année

DEMR/APR – UPS/AD2M

Co-directeur de thèse universitaire : Jérôme Sokoloff

Co-directeur de thèse ONERA : Sylvain Bolioli

1- Introduction au problème

Au sein du DEMR, le formalisme des faisceaux gaussiens a été utilisé

avec succès pour modéliser l'interaction d'une onde électromagnétique avec un

ensemble antenne-radôme [1,2]. Ce formalisme a pour principal avantage

l'obtention d'une expression analytique des champs électromagnétiques.

L'objectif de cette thèse se situe dans la continuité de ces travaux : il s'agit de

développer une méthode permettant de calculer le rayonnement d'objets

métalliques 3D complexes : véhicules, aéronefs, etc.

2- Objectifs scientifiques

La description de scènes complexes nécessite la connaissance des champs

électromagnétiques rayonnés par des structures simples. Or, la description fine

du champ électromagnétique rayonné par des discontinuités dans le formalisme

des faisceaux gaussiens reste à déterminer. L'objectif est donc d'améliorer le

formalisme actuel afin de pouvoir traiter les arêtes diffractantes ainsi que les

surfaces de fortes courbures.

3- Démarche et déroulement de la thèse

Deux axes principaux de recherche ont

été exploités pour chacun des objectifs. Dans

tous les cas, l'obtention d'une formulation

analytique des champs est possible en

utilisant des méthodes d'évaluations

asymptotiques d'intégrales (méthode de la

phase stationnaire et du point col).

Pour traiter le cas de la diffraction,

nous employons la théorie spectrale de la

Champ rayonné par un demi-plan métallique

éclairé par un FG (dB)

diffraction [3] : le champ incident est décrit analytiquement comme une

superposition d'ondes planes. Le champ diffracté est alors la superposition du

champ diffracté par chacune des ondes planes. Une formulation quasi-

analytique contenant une intégration a été développée et validée. Toutefois, sa

forme particulière ne permet pas d'utiliser les méthodes asymptotiques

traditionnelles. Afin d'obtenir une formulation complètement analytique

dépourvue d'intégrales, une collaboration

va être entamée avec des mathématiciens

du laboratoire MIP de l'UPS.

Pour les surfaces de forte courbure et

éclairée sous forte incidence, les faisceaux

gaussiens conformes permettent de calculer

analytiquement les champs lointains

rayonnés[4,5]. Ils ont été appliqués avec

succès aux calculs de champs transmis et

réfléchi par des radômes mono-couche.

L'extension du domaine de validité des

faisceaux gaussiens conformes au champ

proche et aux parois multi-couches est

actuellement en cours de développement.

4- Bibliographie sommaire pour 1

ère

et 2

ème

année

[1] J. Sokoloff,

Modélisation par la méthode des faisceaux gaussiens vectoriels et multimodes

de l'interaction d'une onde électromagnétique avec un diélectrique épais ou un réflecteur

métallique

, thèse de doctorat ONERA/UPS, 2001.

[2] A. Chabory,

Modélisation électromagnétique des radômes par des techniques basées sur

les faisceaux gaussiens

, thèse de doctorat ONERA/UPS, 2004.

[3] L.E.R. Petersson and G.S. Smith,

Three-dimensional electromagetic diffraction of a

Gaussian beam by a perfectly conducting half-plane

, J. Opt. Soc. Am. A, Vol. 19, No. 11,

Nov. 2002.

[4] A. Chabory, J. Sokoloff, S. Bolioli, P.F. Combes,

Computation of electromagnetic

scattering by multilayer dielectric objects using Gaussian beam based techniques

, C.R.

Physique 6, 654-662, 2005.

[5] A. Chabory, J. Sokoloff, S. Bolioli,

Novel gabor-based gaussian beam expansion for

curved aperture radiation in dimension two

, à paraître, JEMWA Mars 2006.

Liste de publications (publiées, soumises, en cours, prévues) pour les 3ème

année

Publications envisagées sur :

–

La diffraction 2D puis 3D des faisceaux gaussiens ;

–

Les faisceaux gaussiens conformes en champ proche.

Cartographie du rayonnement d'une antenne placée sous

un radôme à forte courbure calculé avec la méthode des

faisceaux gaussiens conformes. (dB)