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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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Français
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)
