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Électronique
/ 20-05-2022
Tricas Quentin
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Ces travaux de thèse portent sur la conception, la fabrication et la caractérisation d’écrans de blindage électromagnétique à efficacité dynamique dans le domaine des fréquences micro-ondes (2 à 34 GHz en mesure). Ces écrans doivent rester transparents dans le visible et le proche infrarouge afin d’assurer l’opérationnalité des capteurs optiques au sein du système. Le contrôle de l’efficacité de blindage est assuré par la modulation de l’impédance de contact entre l’écran constitué d’une couche mince métallique micromaillée et son châssis. Trois solutions distinctes ont été étudiées au cours de cette thèse. Le premier concept développé repose sur l’utilisation d’un matériau à transition de phase isolant-métal, VO2, déposé en couche mince par pulvérisation cathodique RF sur substrat de saphir orienté C. L’optimisation des conditions de dépôt, ainsi que la mise en œuvre et la caractérisation des écrans de blindage associés sont présentées. Un important contraste d’efficacité de blindage (25 dB max.) est obtenu entre la mesure à température ambiante, à laquelle le matériau VO2 est dans l’état isolant électrique, et la mesure à 75°C, température à laquelle VO2 est conducteur. L’ajout d’une couche ultramince d’or, assurant le rôle de suscepteur, permet à l’écran de blindage de devenir auto-adaptatif, le champ électromagnétique d’agression étant lui-même à l’origine de l’élévation de température nécessaire. Le second concept développé concerne le déploiement d’un ensemble de diodes PIN en périphérie de l’écran. Le contrôle de la polarisation de ces diodes permet la modulation de l’impédance de contact et donc la variation de l’efficacité de blindage de l’écran. Un contraste d’efficacité de blindage pouvant atteindre 25 dB est ainsi mesuré en deçà de 10,5 GHz, fréquence limite de fonctionnement, dans cette configuration, des diodes PIN sélectionnées. L’ajout d’une électronique de détection permet également à l’écran de devenir auto-adaptatif. Enfin, la troisième solution emploie un canal microfluidique périphérique, rempli ou non d’un liquide conducteur et/ou polaire. Ces liquides assurent la diminution de l’impédance de connexion périphérique et donc l’augmentation de l’efficacité de blindage de l’écran. D’excellents contrastes d’efficacité de blindage (27 dB max.) ont également été mesurés dans la bande de fréquence d’intérêt.
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Électronique
/ 25-03-2022
Breiss Hanadi
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Les travaux de cette thèse portent sur l’élaboration et la caractérisation de composites chargés en fibres de carbone pour une utilisation autant qu’absorbants électromagnétiques. Une optimisation d’un absorbant, développé par l’équipe, à base de mousse époxy chargé avec des fibres longues de carbone a d’abord été menée. Une nouvelle technique d’élaboration a été proposée pour améliorer l’homogénéité et réduire la densité de cet absorbant. Plusieurs composites chargés avec différents taux (entre 0,0125 et 10 %m.) de fibres de carbone de différentes longueurs (100µm, 3 mm, 6 mm et 12mm) ont été réalisés et caractérisés. Les résultats montrent une influence de la longueur des fibres sur la gamme de fréquence d’absorption. Plusieurs prototypes d’absorbants (pyramidal et plans à multicouches) ont également été réalisés et caractérisés ; leurs mesures confirment que les fibres courtes et longues présentent, respectivement, une forte absorption en hautes et basses fréquences. De plus, un absorbant léger (0,07 g.cm-3), compact (90 mm) et très faiblement chargé (< 0,075 %m.) en fibres longues de carbone (12 mm) a été réalisé. Celui-ci montre une très bonne performance d’absorption Γ < -12 dB sur [2-18 GHz], comparable à un matériau du commerce plus épais (125 mm). Finalement, nous avons dirigé nos recherches vers la réalisation de nouveaux composites structurés et compacts à base de silicone (résine et mousse). Des bonnes performances d’absorption, Γ < -10 dB sur [4-18 GHz] et Γ < -20 dB sur [5,2-18 GHz], sont obtenues pour une structure absorbante à base de mousse de silicone de 16 mm d’épaisseur et chargé avec 2 %m. de FCs de 12 mm.
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Électronique
/ 11-02-2022
Haydoura Mohamad
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Ce travail porte sur la caractérisation et l’intégration de matériaux issus de 2 phases voisines, l’une perovskite STLTO [(Sr2Ta2O7)100-x(La2Ti2O7)x] et l’autre bronze de tungstène (TTB) [isotype de β’-SrTa2O6], pour des applications antennaires en céramiques et en couches minces. Sur céramiques, pour le composé perovskite, des caractérisations diélectriques @3GHz montrent, pour x≤1, des permittivités modérées entre 80 et 120 avec de faibles pertes (tanδ~10-3). Le composé TTB β’-SrTa2O6 est associé à une permittivité de 70 et des pertes tanδ~10-3 à 3,5 GHz. Ces travaux présentent le potentiel d’utilisation de ces matériaux pour réaliser des antennes compactes à résonateur diélectrique rayonnant à des fréquences inférieures à 6 GHz. Des prototypes ont été simulés, réalisés et mesurés. Le dépôt de films minces par pulvérisation cathodique réactive a été réalisé à partir d’une cible STLTO (x=1,65) conduisant à des films oxydes ou oxynitrures en fonction du plasma utilisé. Des recuits oxydants ex-situ et in-situ ont été effectués sur les films oxynitrures et les films oxydes lacunaires. Le dépôt sous plasma Ar+O2 mène à des films oxydes TTB qui présentent des faibles pertes (tanδ < 10-3) pour des permittivités proches de 130 et une accordabilité de 15% @260kV/cm entre 1 et 100 kHz. Aux hautes fréquences, des valeurs de permittivités de l’ordre de 70 et des très faibles pertes (tanδ<10-3) ont été mesurées pour les films TTB polycristallins déposés sur platine.
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Électronique
/ 10-02-2022
Haider Zain
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Le spectre des ondes millimétriques (mmWave) sera utilisé pour les systèmes de communication sans fil de prochaine génération en raison de son potentiel à offrir des ressources à large bande passante. Le déploiement de systèmes de communication de cinquième génération (5G) rendra l’exposition du grand public aux rayonnements mmWave omniprésente dans le monde entier. Contrairement aux fréquences plus basses, en mmWaves, l’absorption de puissance électromagnétique dans le corps humain est très localisée et principalement limitée à la peau. Bien que des modèles homogènes de peau ont été utilisés en dosimétrie macroscopique, les modèles hétérogènes de peau pour évaluer le dépôt local de puissance mmWave à l’intérieur de la peau ne sont pas disponibles. Dans cette thèse, nous avons développé des modèles hétérogènes microscopiques à des différentes échelles de complexité : au niveau de la peau et des cellules cutanées. Les résultats suggèrent que les ondes millimétriques peuvent cibler sélectivement non seulement les régions à plus forte teneur en eau de la peau, mais également toutes les interfaces séparant deux régions avec une concentration en eau différente. Les résultats suggèrent également qu’au lieu des membranes cellulaires et subcellulaires,organites intracellulaires représentent la cible principale des ondes millimétriques.
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électronique
/ 26-01-2022
Attaja Nicolas
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La compétitivité du marché New Space donne l’impulsion à des travaux d’innovation et de recherche sur de nombreuses briques technologiques embarquées sur véhicules spatiaux. Dans le cas des antennes sur lanceur, elles doivent présenter une capacité de couverture spécifique en gain et polarisation suivant les besoins en fréquences de chaque fonction embarquée, à savoir : la Télécommande (TC), la Localisation (GNSS), la Télémesure (TM) et la Trajectographie (TJ). Chaque fonction est généralement assurée par un réseau d’antennes qui lui sont propres et réparties autour du lanceur afin de garantir la couverture requise pour la mission. L’objectif principal de la thèse est de produire une rupture technologique permettant de réaliser une antenne universelle couvrant à elle seule la totalité des bandes de fréquences du lanceur. Cette antenne doit notamment répondre aux besoins de couverture hémisphérique et de polarisation circulaire que nécessitent les missions futures, tout en garantissant une réjection entre les bandes de réception (Rx) et de transmission (Tx) afin de limiter les perturbations intra-bande. Par ailleurs, voler à bord d’un lanceur impose dès la conception d’anticiper les problématiques liées à l’environnement et aux contraintes de lancement. Ainsi, l’antenne universelle pourrait être utilisée de manière indifférenciée sur chacune des chaînes, impliquant une réduction des coûts par effet d’échelle, une simplification de la chaîne d’approvisionnement et une flexibilité inégalée d’intégration.
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Electronique
/ 21-01-2022
Vu Thanh Luan
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Les guides d'ondes diélectriques sont un candidat potentiel pour les liaisons câblées à ultra-haut débit en ondes millimétriques pour les applications automobiles. Ces liaisons utilisent des RFICs (circuits intégrés de radiofréquence) et des DWG comme canaux de transmission. Il existe plusieurs défis techniques concernant les DWGs et l'interconnexion entre la sortie des RFICs et ces guides d'ondes. La thèse vise à étudier les DWGs et à développer des solutions pour exciter les guides d'ondes. Les caractéristiques des DWGs sont analysées théoriquement et expérimentalement. Des mesures et des simulations sont présentées. Les résultats obtenus indiquent l'effet de la flexion sur les DWGs pleins et creux ainsi que son impact sur les bilans de liaison utilisant ces guides d'ondes. Ensuite, deux nouvelles transitions entre RFICs et DWGs en bande V sont présentées. Premièrement, c'est une transition monomode entre un GCPW et un DWG avec un transformateur étagé utilisant la technologie des guides d'ondes intégrés au substrat (SIW) adaptée au processus de fabrication des cartes de circuits imprimés (PCB). La seconde interconnexion est une transition bi-mode vers un DWG circulaire. La transition bi-mode se compose de deux éléments clés : un transducteur orthomode et un convertisseur twist à base de SIW en technologie PCB. Les transitions proposées présentent des performances prometteuses avec de faibles pertes estimées à la bande V, une bonne robustesse mécanique et une compatibilité avec les composants intégrés.
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Télécommunications
/ 08-12-2021
Abdelghany Ahmed
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L'objectif principal de ce travail est d'améliorer diverses fonctions LPWAN, en exploitant la connaissance des propriétés de propagation du canal sans fil. Tout d'abord, les techniques de localisation (sans GPS) sont étudiées, puis améliorées en proposant une technique TDoA paramétrique originale. Dans ce contexte, des techniques de prétraitement des observables spécifiques à la technique TDoA sont proposées. En utilisant un simulateur spécifique implémenté dans le cadre de la thèse, les résultats montrent que les approches proposées sont plus efficaces que la technique TDoA classique. D'autre part, l'utilisation du CSI pour la localisation est préconisée, la thèse étudie sa variabilité spatiale et temporelle. A travers une campagne de mesure, la fiabilité de l'utilisation du ESP en substitution du RSSI est affirmée par sa portée accrue. A ce stade, le LoRaWAN PDR est modélisé en fonction du ESP. Ensuite, le travail est orienté vers l'amélioration du PDR}en proposant des algorithmes d'allocation de spectre qui exploitent la dépendance en fréquence du PDR. Ainsi, deux politiques décentralisées sont proposées pour apprendre un schéma d'allocation de fréquence approprié basé sur le ESP comme information sur la qualité du canal. Expérimentalement, les algorithmes proposés sont plus performants que la politique conventionnelle UCB avec moins de perte de paquets à la fin du processus.
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Signal, image, vision
/ 07-10-2021
Favre Ketty
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Cette thèse traite du problème du recalage de nuages de points 3D dans des environnements intérieurs. Tout d’abord nous présentons l’algorithme multi-résolution GNMR-ICP, minimisant de manière robuste la distance point-à-plan entre deux nuages de points à l’aide d’une méthode de Gauss-Newton. La multi-résolution est faite grâce à un octree. Sur le jeu de données de référence ASL, GNMR-ICP donne des résultats plus précis que son équivalent utilisant l’approximation des petits angles (81% de succès contre 43%). Les temps de calculs dans les environnements structurés sont réduis (jusqu’à un facteur 2). Ensuite nous présentons NAP-ICP, un algorithme basé sur le recalage de plans. La mise en correspondance des plans est effectuée à l’aide d’une fonction de score basée sur les caractéristiques de paires de plans. Un recalage point-à-plan supplémentaire est effectué pour assurer un maximum de précision. NAP-ICP recale 100% des scènes intérieures du jeu de données ASL, est plus précis que les fonctions de l’état de l’art évaluées et est capable de fermer les boucles du jeu de données LOOP’IN. Enfin, PAR-ICP, une méthode plan-à-plan où la mise en correspondance est faite à l’aide d’un Random Forest est présentée. PAR-ICP recale 100% des scènes intérieures du jeu de données ASL et est capable de fermer les boucles de LOOP’IN, permettant de générer des cartes incrémentales.
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Électronique
/ 01-10-2021
Paković Srdan
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Cette thèse présente les contributions de l'auteur au domaine des ondes non-diffractives. Essentiellement, les ondes non diffractives sont des faisceaux électromagnétiques qui rayonnent une énergie localisée avec une variété d'applications pratiques potentielles. Le travail présenté dans cette thèse peut être divisé en deux parties. Dans la première partie, un nouveau concept de synthèse de lanceurs de faisceaux de Bessel/ondes X à profil spline a été proposé. Tout d'abord, un outil basé sur l'adaptation de mode est présenté. L'outil est capable d'évaluer les paramètres S, les diagrammes de rayonnement en champ proche et lointain de structures métalliques à symétrie azimutale. Ensuite, des lanceurs métalliques à faisceau de Bessel/ à impulsion sont synthétisés à l'aide de cet outil ad hoc. Le concept a été validé expérimentalement en fabriquant et en mesurant un lanceur pour fonctionner dans une gamme de fréquences de 75 à 105 GHz. Le lanceur est la première démonstration d'un lanceur d'ondes X à de telles fréquences. Dans la deuxième partie, nous avons étudié l'utilisation d'ondes non diffractives pour le transfert d'énergie sans fil. Tout d'abord, l'utilisation de faisceaux de Bessel-Gauss pour le WPT est étudiée. Les performances supérieures des faisceaux de Bessel-Gauss par rapport aux faisceaux de Bessel sont démontrées. Un lanceur Bessel-Gauss a été conçu pour valider cette affirmation. Le coefficient de transfert de puissance du lanceur dépasse 50 % pour les distances dépassant sa portée de non diffraction.
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Électronique
/ 25-08-2021
Mézières Nicolas
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Cette thèse traite de la caractérisation du diagramme de rayonnement des antennes afin d’améliorer l’utilisation des systèmes de mesure existants. Deux approches sont proposées en vue d'accélérer la mesure du diagramme de rayonnement des antennes en diminuant le nombre d'échantillons requis. La première exploite la décomposition parcimonieuse du champ rayonné par les antennes dans la base des ondes sphériques et nécessite seulement la connaissance de la dimension électrique maximale de l'antenne. La seconde approche utilise les dimensions externes de l'antenne et la surface de mesure afin de construire numériquement une base adaptée au problème de mesure d'antenne. Pour ces deux techniques, le nombre minimal d'échantillons du champ requis et une estimation du gain en temps de mesure à l'IETR sont donnés, montrant ainsi leur intérêt. En complément, une stratégie permettant d'optimiser le positionnement de l'antenne en post-traitement au sein de la base de mesure a été proposée afin d'améliorer la qualité du diagramme de rayonnement reconstruit. Toutes les procédures de mesure et traitements associés ont été validés sur des données numériques et expérimentales provenant d'antennes de types variés, opérant dans diverses bandes de fréquence et mesurées dans plusieurs chambres anéchoides, démontrant ainsi leur caractère général.
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