Academic literature on the topic 'Lignes de transmission (télécommunications) – Modèles mathématiques'

Les technologies CPL offrent une possibilité de créer un réseau informatique en utilisant le réseau électrique domestique comme support de communication. Elles offrent aujourd’hui des débits suffisants pour mettre en place les mêmes applications que sur les réseaux wifi ou Ethernet. Néanmoins, les performances sont très tributaires de la configuration électrique et électromagnétique de l’habitation et peuvent se révéler dans plusieurs cas non satisfaisantes. L’objectif de ce mémoire est de développer un outil déterministe permettant de qualifier une installation électrique vis-À-Vis du CPL. Après une analyse et une étude comparative des modèles les fréquents dans les travaux scientifiques, celui basé sur les multi trajets a été choisi et implémenté. L’outil permet de calculer des paramètres du canal entre deux points du réseau. Les éléments de protection (disjoncteurs) non repris dans la littérature ont été caractérisés et modélisés. L’impact de la topologie du réseau (dérivation, étoile, cascade) et du type de câble (R02V, ICT) a été investigué. Lorsque la topologie du réseau électrique n’est pas connue, nous avons initié une approche pour la déterminer à partir des temps de propagation d’une impulsion entre les prises de courant
Power line communications (PLC) technologies allow deploying low cost home data network using power cables as transmission lines. They offer nowadays data rate sometimes upper than those of Wifi standard. However, PLC performances strongly depend on the electric and electromagnetic environment of the domestic power grid. The announced data rates are then rarely achieved. The aim of this work is to develop a tool computing the expected PLC performances of a given network. Frequent PLC models are compared and the multipath model has been chosen after than analysis. The developed simulator can compute the transmission parameters (transfer function, channel capacity, coherence bandwidth) between two points of the grid. The influence of the grid topology and the cable type is investigated. When the grid topology is unknown, an algorithm to compute it has been initiated from the pulse propagation times between power outlets

Les connexions au réseau Ethernet deviennent de plus en plus nombreuse dans le domaine domestique. Dans ce travail, la transmission par le réseau électrique domestique est privilégiée. C'est le principe des courants porteurs en ligne (CPL). Ce concept permet d'obtenir des débits de transmission pouvant être supérieurs aux transmissions Wifi. Cependant les performances peuvent être dégradées par l'environnement électrique et électromagnétique de l'habitat domestique. Ce mémoire a pour objectif de modéliser l'environnement électrique domestique et le comportement des équipements qui y sont déployés. Les différents types de bruit présents dans l'environnement domestique ont été modélisés afin d'estimer leur influence sur la qualité de transmission CPL. Une modélisation des lignes électriques a été effectuée sous la forme de circuits électriques propices à l'intégration dans les outils de simulation numérique de type SPICE. La modélisation d'un câble à deux conducteurs a été étendue un à trois câble à conducteurs. La présence des appareils électriques a un impact important sur la communication CPL. Ce mémoire présente deux approches pour modéliser les effets induits. Les bruits impulsifs périodiques et apériodiques sont modélisés pour compléter l'outil d'analyse développé.

"Dans le domaine de la compatibilité électromagnétique (CEM) automobile, des outils numériques autorisent actuellement la simulation de tests d'immunité sur le réseau de câblages d'un véhicule complet. Ainsi, les niveaux de perturbation induits sur le réseau par une onde électromagnétique perturbatrice peuvent être calculés numériquement à l'aide d'une approche couplée utilisant un code 3D et un modèle de ligne de transmission. L'utilisation du modèle de ligne limite toutefois le champ d'application de cette approche aux "Basses Fréquences" (BF). Pour accéder aux fréquences supérieures, nous avons développé une méthode dite du "faisceau équivalent". Celle-ci consiste à réduire un faisceau de câblages multiconducteurs, défini comme une liaison de câbles point à point, en un faisceau composé d'un nombre limité de "conducteurs équivalents" représentant chacun le comportement d'un groupe de conducteurs du faisceau initial. La méthode a ensuite été étendue au cas de réseaux arborescents afin de répondre à la problématique automobile. Les validations numériques et expérimentales effectuées sur des faisceaux de câblages ont tout d'abord permis d'illustrer la robustesse et la précision de la méthode. Ensuite, les résultats obtenus lors d'une campagne expérimentale réalisée sur une maquette de véhicule à l'échelle ½ valide la pertinence de la méthode proposée en vue d'une application industrielle sur véhicules réels. De plus, un seul calcul 3D est nécessaire pour prendre en compte le réseau de câblages simplifié et la structure diffractante du véhicule (carrosserie métallique) en "Hautes Fréquences" (HF). Développée initialement pour des applications HF, la méthode du faisceau équivalent paraît également prometteuse en BF afin de réduire la complexité de réseaux de câblages installés sur des systèmes de grande dimension. "

La modélisation numérique des réseaux de câbles est devenue une étape indispensable dans la phase de conception d’un projet afin de prédire les disfonctionnements dans les moyens de transport issus de l’augmentation des couplages électromagnétiques. La majorité des modèles repose sur des méthodes analytiques, qui sont certes rapides en comparaison avec les méthodes numériques 3D, mais en contrepartie sont limitées aux basses fréquences et aux géométries uniformes. De plus, des hypothèses concernant les conditions aux limites des conducteurs, comme les plans de masse infinis, sont souvent appliqués dans le but d’obtenir des formules analytiques simples C’est dans ce contexte, que nous avons envisagé l’amélioration de ces modèles en réduisant ces simplifications et ces hypothèses imposées au départ. A cet égard, nous avons développé dans un premier temps un modèle de ligne de transmission filaire qui consiste à prendre en compte les pertes par rayonnement en haute fréquence, la longueur finie et la géométrie non uniforme. Lors de cette étude, nous avons utilisé la théorie des lignes et deux méthodes numériques en l’occurrence les méthodes PEEC et TLST. Nous avons démontré pour le cas des risers que les coefficients de la méthode PEEC peuvent être obtenus analytiquement. Concernant notre deuxième axe de recherche, on s’est intéressé à la modélisation des conduits métalliques notamment les plans de masse finis et les goulottes. Ces derniers ont été modélisés avec un ensemble de câbles. Une étude expérimentale a été menée sur les effets induits par la goulotte sur la propagation des ondes électromagnétiques. Finalement, les résultats de nos modèles ont été validés expérimentalement avec des mesures. Une attention particulière a été portée sur l’effet des extrémités des lignes de transmission
Considering the increasing awareness of the EM coupling issues inside aircraft and automotive engines, numerical modeling of cable harness networks is currently one of the most important steps in the design process of an engineering project. Most of the relevant softwares that deals with the cable topology simulation relies on the well-known analytical models such as the multiconductor transmission line theory. These techniques are better than the fullwave ones regarding the time calculation and the memory requirement. However, they are available only in the low frequency range because of the assumptions taken into account such as the uniform geometry and the infinite length of the wires. To overcome these restrictions and improve the existing solutions, we come up with a new high frequency model which is based on the transmission line theory and two numerical methods: PEEC and TLST. To keep the analytical approach of our model, we managed to get the analytical expressions of the PEEC’s partial elements. In this thesis, we were also interested by the cable raceways and cable trays. First of all, we developed a raceway model based on transmission line wires. Comparing our results with the FDTD ones, we noticed some differences especially in the high frequency range when the wire ends with the risers. Through an experimental study, we explained the behavior and the impact of these cables trays on the EM wave propagation. Finally, the results of our models have been validated with the measurements. Thanks to these experiments, we highlighted the fact that the termination of a wire has an important impact on the wave propagation

La simulation électromagnétique des dispositifs est aujourd'hui un outil incontournable de la conception des dispositifs et systèmes hyperfréquences. Elle permet d'éviter de nombreuses étapes de prototypage en tenant compte par exemple des effets de couplages. Elle permettra de plus, dans un proche avenir, d'effectuer de l'optimisation des dispositifs dans des temps de calcul convenables en tenant compte de ces effets. Une variété importante de ces méthodes existe. Nous nous intéressons ici à la méthode TLM (" Transmission Line Matrix ") qui est très générale et, par voie de conséquence, très coûteuse en termes informatiques. Ce défaut est essentiellement lié aux contraintes imposées par le maillage. C'est pourquoi nous proposons une généralisation de celui-ci à travers deux nouvelles techniques : le maillage non-orthogonal destiné à prendre en compte toute interface courbe ainsi que le maillage par bloc qui consiste à simuler chaque partie du maillage à sa propre échelle spatiale et temporelle. Les deux techniques sont évaluées en terme de précision, de performances ainsi que de gain en termes de ressources informatiques. Les apports sont substantiels et permettent d'envisager la généralisation de ces nouvelles approches ainsi que leur emploi systématique
Full-wave analysis is today a requirement for computed aided design of microwave and milimeter-wave components. It accounts for all-field-coupling effects during the design process and, hence, minimizes the time required before physical implementation. In addition, coupled with optimization procedures full-wave analysis will enable to provide an efficient and accurate tool for the design of complex structures within some reasonable time. Various rigorous methods have been developed. One shall focus on the Transmission Line Matrix (TLM) method which have been proved to be a very general and accurate but very costly in terms of computer resources. The reason is essentially due to constraints imposed by the mesh size used in the whole computational volume. The proposed work focuses on the generalization of the TLM mesh by using two techniques : the non-orthogonal TLM node that allows an accurate approximation of curved boundaries and block meshing which consist to simulate every part of the mesh at the proper time and space scale. Both techniques are evaluated in terms of accuracy and computational cost reduction. Some substantial improvement is reported and it is believed that those new approaches can be generalized and readily implemented

Les travaux de cette thèse concernent l'étude et la proposition de nouvelles solutions d'adaptation d'un système de transmission CPL haut débit aux caractéristiques du canal ligne électrique en accordant un intérêt particulier au bruit impulsif qui représente une contrainte sévère encore difficile à surmonter. Le premier objectif concerne la conduite d'une analyse statistique des mesures du bruit impulsif puis l'étude et la définition d'un modèle à la fois simple et fidèle qui servira à dimensionner et évaluer par simulation les techniques à proposer. Les campagnes de mesure réalisées dans les milieux indoor et automobile ont permis de dégager les caractéristiques du bruit dans les deux environnements et de les comparer pour déduire l'agressivité du bruit indoor et la difficulté de sa compensation. Dans la phase de modélisation du bruit, trois modèles ont d'abord été présentés et étudiés: la classe A du modèle de Middleton, l'approche basée sur les chaînes de Markov et l'approche stochastique. Ensuite, une approche hybride, permettant à la fois une simplicité et une efficacité à reproduire les caractéristiques temporelles, a été proposée. La comparaison des mesures aux différents modèles étudiés ainsi qu'à celui proposé a montré l'efficacité de l'approche hybride qui sera adoptée dans la suite de ce travail. Le deuxième objectif concerne la proposition d'une nouvelle méthode de compensation de l'effet du bruit impulsif qui soit à la fois performante mais à faible complexité d'implantation matérielle. D'abord, la solution d'ajout de modules d'annulation de bruit au niveau du récepteur a été étudiée en proposant des techniques d'annulation de bruit basées sur l'estimation de sa puissance, ensuite différentes structures de codage canal ont été développés, et leurs performances ont été vérifiées et comparées en présence de plusieurs types de scénarios de bruit impulsif
This thesis deals with the study and the suggestion of new solutions to improve high bit rate power line communications. A special interest is given to impulsive noise presence which is the most difficult transmission constraint to overcome. The first aim of this work is to analyze statistically measure results then to propose a simple and efficient noise model that will be used in a simulation tool to define accurately suitable noise cancellation techniques. Experimental measurements done in both Indoor and vehicle PLC channels allowed to deduce noise characteristics in the two environments, to compare these characteristics and to prove high effect of Indoor impulsive noise. ln next step, three models were studied: c1ass A of Middleton mode 1, Markov chains-based model and the stochastic approach. Then, a new hybrid model, that combines the stochastic approach and Markov chains, was proposed. This model is simple, easy to implement and allows a satisfying fitting to noise temporal characteristics. Comparisons of models to measured noise show the efficiency of the hybrid approach that will be used afterward. The second aim of this work is to defme new appropriate and cost-effective methods to compensate impulsive noise effect. The frrst solution is to add a noise canceller module in the PLC system receiver. This solution was studied by proposing techniques to cancel noise by estimating its power. The second solution is to use error correction methods. ln this case, three channel coding structures were developed and their performances were studied in the presence of different impulsive noise scenarios

La conception, l'analyse et l'optimisation des performances des systemes de telecommunications optiques sont souvent difficiles. Les techniques de simulation peuvent faciliter cette tache et permettre d'anticiper le comportement d'un systeme optique complexe. Le premier objectif de cette these a ete de developper une bibliotheque de modeles de composants optiques integrable dans un logiciel commercialise. La mise en uvre de cette bibliotheque de modeles a necessite: un choix des modeles mathematiques pour les composants opto-electroniques une comprehension des phenomenes physiques regissant le comportement de ces composants une analyse des methodes numeriques utilisees pour la resolution des equations mathematiques une evaluation des parametres physiques caracterisant les composants optiques un test des programmes informatiques realises. Le second objectif a consiste a confirmer la credibilite de ces modeles a travers des etudes realisees au cnet. Trois etudes ont ete developpees. La premiere a concerne une liaison optique longue distance et haut debit (10 gbit/s). La deuxieme etude a mis l'accent sur les techniques de multiplexage en longueur d'onde. Enfin, la troisieme etude a porte sur l'optimisation et le dimensionnement d'un reseau multicolore en boucle utilisant des amplificateurs a fibre dopee. Ces trois etudes ont permis: d'analyser les performances de nouveaux systemes de transmission optique d'en deduire les parametres physiques importants qui limitent les possibilites du systeme d'en tirer des informations autant qualitatives que quantitatives utilisables pour la realisation et l'optimisation des systemes optiques experimentaux. Enfin, les perspectives d'evolution du logiciel sont discutees dans le dernier chapitre

Le projet de Soultz-sous-Forêts (Alsace, France) a pour but d'extraire l'énergie, géothennique contenue dans les cinq premiers Kms de la croûte terrestre par injection d'eau en profondeur pour démontrer la faisabilité des projets HDR (Hot Dry Rock pour roches chaudes sèches). Une modélisation des circulations par la technique des lignes de courant, technique largement utilisée en simulations pétrolières, a été appliquée pour évaluer la durée de vie de l'échangeur. La perméabilité du réservoir a été estimée à l'aide de la microsismicité induite acquise pendant la fracturation hydraulique. Une extension de la méthode SBRC (Seismic Based Reservoir Characterization) est proposée dans ce mémoire. Cette nouvelle méthodologie permet de quantifier le champ de perméabilité isotrope hétérogène et de suivre l'évolution de la perméabilité au cours du processus de fracturation. Tous les outils informatiques développés ont été intégrés dans un plug-in du logiciel Gocad.