La soutenance de thèse d’Ayoub BELLOUCH intitulée Caractérisation et optimisation de structures guidées micro-onde à paroi métamatériau par une méthode de raccordement modal semi-analytique aura lieu le Mardi 04 Juillet à 10h00 en salle C002 à su site ENSEEIHT.
Le jury :
M. Tân-Phu VUONG, Rapporteur
M. Renaud LOISON, Rapporteur
M. Éric LHEURETTE, Examinateur
M. Frederic MESSINE, Examinateur
M. Guido VALERIO, Examinateur
Mme Priscillia DAQUIN, Examinatrice
M. Julien HILLAIRET, Examinateur
Mme Nathalie RAVEU, Directrice de thèse
Mme Anne-Laure FRANC, Co-encadrante de thèse
Résumé:
Les structures guidées sont souvent utilisées comme des dispositifs de communication hautes-fréquences dans les applications spatiales, notamment embarquées dans les satellites. L’enjeu est de concevoir des systèmes performants mais de taille réduite afin de réduire le coût de lancement et libérer de l’espace au profit de la charge utile. Insérés sur les parois des guides, les métamatériaux permettent de réduire les dimensions du guide d’onde, d’ajuster la bande monomode, mais également de modifier les propriétés du champ électromagnétique à l’intérieur de la structure afin de contrôler la propagation de l’onde et potentiellement de générer des modes de nature plus complexe qui peuvent être intéressants pour le rayonnement.
Dans un premier temps, le comportement des ondes dans un guide circulaire 3D à parois périodiques anisotropes est analysé. À partir de la Théorie Modale Élargie (TME) existante, une approche itérative a été explorée. Elle permet la caractérisation des surfaces anisotropes par des impédances équivalentes. Des améliorations sur certains aspects de la TME ont été proposées, notamment sur le choix du plan du calcul des impédances, le critère de convergence et le suivi des modes.
Ensuite, une méthodologie directe basée sur la méthode des éléments finis (FEM) a été adoptée pour obtenir des diagrammes de dispersion des modes propagatifs plus précis et garantir un calcul considérablement plus rapide. Cette technique a été étendue aux modes évanescents.
Enfin, une approche hybride combinant les deux méthodes, la FEM et la TME, a été utilisée pour tracer les cartographies des composantes du champ dans le guide. La rapidité du calcul mis en œuvre a permis de tester des optimisations de forme du motif périodique afin d’obtenir des cartographies de champ prédéfinies.
Dans un second temps, une transition entre un guide d’onde classique et un guide d’onde périodique à parois anisotropes a été modélisée à l’aide d’une méthode de Mode-Matching (MM). Cette technique est ici basée sur un modèle semi-analytique permettant de remplacer la structure par un circuit équivalent et de déterminer notamment les paramètres S de la discontinuité. Ce modèle a été validé pour plusieurs cas de guides d’onde en comparaison avec une approche volumique FEM via le logiciel commercial Ansys-HFSSTM. Pour confirmer expérimentalement les résultats, un prototype de transition d’un guide d’onde métallique à un guide d’onde à paroi périodique anisotrope a été réalisé. Les paramètres S mesurés rejoignent les résultats numériques validant ainsi le modèle.
