Academic literature on the topic 'Ondes millimétriques'

Dans cet article, nous présentons les MKIDs, pour « Microwave Kinetic Inductance Detectors », une nouvelle technologie de détecteur supraconducteur ultrasensible capable de détecter le photon et permettant de couvrir un large spectre électromagnétique allant des ondes millimétriques-submillimétriques aux rayons gamma, en passant par l’optique.

We report the first detection in space of the two doubly deuterated isotopologues of methyl acetylene. The species CHD2CCH and CH2DCCD were identified in the dense core L483 through, respectively, nine and eight rotational lines in the 72–116 GHz range using the 30 m telescope of the Institut de Radioastronomie Millimétrique (IRAM). We combined the astronomical frequencies observed here with laboratory frequencies from the literature measured in the 29–47 GHz range to derive more accurate spectroscopic parameters for the two isotopologues. We derive beam-averaged column densities of (2.7 ± 0.5) × 1012 cm−2 for CHD2CCH and (2.2 ± 0.4) × 1012 cm−2 for CH2DCCD, which translate to abundance ratios of CH3CCH/CHD2CCH = 34 ± 10 and CH3CCH/CH2DCCD = 42 ± 13. The doubly deuterated isotopologues of methyl acetylene are only a few times less abundant than the singly deuterated ones, specifically around 2.4 times less abundant than CH3CCD. The abundances of the different deuterated isotopologues with respect to CH3CCH are reasonably accounted for by a gas-phase chemical model in which deuteration occurs from the precursor ions C3H6D+ and C3H5D+, when the ortho-to-para ratio of molecular hydrogen is sufficiently low. This points to gas-phase chemical reactions, rather than grain-surface processes, as being responsible for the formation and deuterium fractionation of CH3CCH in L483. The abundance ratios CH2DCCH/CH3CCD = 3.0 ± 0.9 and CHD2CCH/CH2DCCD = 1.25 ± 0.37 observed in L483 are consistent with the statistically expected values of three and one, respectively, with the slight overabundance of CHD2CCH compared to CH2DCCD being well explained by the chemical model.

Ce travail porte sur l'étude d'un oscillateur de puissance contrôlé en tension en ondes millimétriques. L'objectif de la thèse est de concevoir cet oscillateur pour la bande de fréquence utilisée dans les standards IEEE 802.15.3c, IEEE 802.11ad et ECMA TC48, à savoir 56GHz-65GHz. Le principe de l'oscillateur de puissance est développé autour d'un amplificateur de puissance rebouclé pour engendrer un système oscillant. L'amplificateur de puissance développé est un amplicateur à deux étages. Celui de puissance est de classe E et le driver est de classe F. La boucle de retour est basée sur un vecteur-modulateur. Les circuits ont été fabriqués en technologie CMOS 65nm de STMicroelectronics<br>This PhD thesis deals with a Power Voltage Controlled Oscillator (VCO) in millimeter waves. The aim is to design this Power VCO in the frequency band used in the standards IEEE 802.15.3c, IEEE 802.11ad and ECMA TC48, meaning from 56GHz to 65GHz. The principle of this oscillator is developed around a power amplifier in a loop, generating an oscillating system. The power amplifier is developed in a two-stage topology. The power stage is composed with a 60GHz class E cascoded amplifier and the driver stage is composed of a 60GHz class F amplifier. The feedback of the loop is based on a vector-modulator. The circuits have been realised in 65nm CMOS technology from STMicroelectronics

Ce travail est consacré à la description de l'antenne Vivaldi et l'utilisation de celle-ci dans divers domaines d'applications, aux ressources spectrales du domaine millimétrique : les systèmes de surveillance radar embarqués et les systèmes de transmission à haut débit. Le premier chapitre repose sur la description et la caractérisation de l'antenne Vivaldi dont le concept repose sur la guidabilité du mode fondamental observé sur la microfente. Dans le deuxième chapitre, l'antenne Vivaldi est incluse dans un système de surveillance radar "monopulse" destiné à la détection et à la poursuite d'une cible mobile. Un réseau de deux antennes alimenté simultanément en phase et en opposition de phase doit générer les deux voies "somme" et "différence" utiles à la détection et à la poursuite. Deux architectures différentes sont proposées. Ces nouvelles architectures sont reprises au troisième chapitre dans une application différente de celle du radar "monopulse". Il s'agit d'une part de la conception d'un transpondeur à diversité de polarisation et d'autre part de celle d'un doubleur de fréquence. Dans le dernier chapitre, des antennes très larges bandes sont présentées, destinées aux applications "intra muros" et boucle radio locale.

Les ferrites hexagonaux de type M en raison de leur forte anisotropie magnétocristalline uniaxiale sont des matériaux potentiellement intéressants dans le domaine des ondes millimétriques. Les performances des dispositifs utilisant ces matériaux dépendent des pertes magnétiques et diélectriques du ferrite à la fréquence de travail du système. On a mis au point des méthodes de mesures permettant de déterminer les pertes magnétiques à la résonance ferromagnétique et les pertes diélectriques dans la bande 90 - 100 GHz entre les températures de 100 K et 400 K. La mesure des pertes magnétiques hors résonance à 94 GHz est également décrite. La détermination du champ d'anisotropie est aussi présentée ; à la température ambiante, elle utilise la transition de 1'état monodomaine à l'état multidomaine suivant la valeur du champ appliqué. Ces différentes techniques ont permis de caractériser des échantillons d'hexaferrite de baryum BaFe12019, de strontium SrFe12019, ou d'hexa­ ferrite substitués (A1, ZnTi) obtenus par croissance à partir d'un flux. La variation avec la température des pertes magnétiques et diélectriques mesurées sur les hexaferrites non substitués indique qu’à 94 GHz la contribution essentielle aux pertes résulte de mécanismes intrinsèques : interaction phonon-magnon pour les pertes magnétiques, interaction phonon-polariton pour les pertes diélectriques.

Dans le domaine de la propagation des ondes électromagnétiques en milieu turbulent les méthodes analytiques existantes ne s'appliquent pas, d'un point de vue théorique, aux ondes submillimétriques et millimétriques. Par une simulation de Monté Carlo basée sur la théorie du transfert du rayonnement, les résultats obtenus, pour une onde plane, afférents à la dépolarisation, la rétrodiffusion et la fonction de cohérence permettent d'une part d'étendre la validité de ces méthodes analytiques aux ondes submillimétriques et millimétriques et d'autre part de dégager des conditions optimales de réception.

Les antennes lentilles sont des dispositifs ayant pour support les ondes électromagnétiques et sont constituées d'une source primaire et d'un système focalisant diélectrique. La montée en importance récente d'applications en ondes millimétriques (exemple : radars d'assistance et d'aide à la conduite), nécessite la construction d'antennes lentilles de quelques centimètres qui répondent à des cahiers des charges spécifiques à chaque cas. L'une des problématiques à résoudre consiste à déterminer la forme optimale de la lentille étant données : (i) les caractéristiques de la source primaire, (ii) les caractéristiques en rayonnement fixées. Ce projet de thèse vise à développer de nouveaux outils pour l'optimisation de forme en utilisant une formulation intégrale du problème.<br />Cette thèse s'articule en deux parties. Dans la première nous avons construit plusieurs formulations intégrales pour le problème de diffraction diélectrique en utilisant une approche par équation intégrale surfacique. Dans la seconde nous avons étudié les dérivées de forme des opérateurs intégraux standard en électromagnétisme dans le but de les incorporer dans un algorithme d'optimisation de forme.

Avec l’expansion des exploitations agricoles, le principe d’homogénéité du rendement (céréales, fruits…) devient de moins en moins pertinent. Ce phénomène de variabilité spatiale implique des conséquences économiques et environnementales avec le développement de nouveaux concepts agricoles comme les « site-specific management » (gestion spécifique des parcelles). Les traitements tels que les fertilisants, les intrants et autres pesticides doivent être utilisés de manière différente en les appliquant au bon endroit, à la bonne période et au bon taux. Cette nouvelle façon de penser l’agriculture fait partie de l’agriculture de précision (PA) et se concentre en quatre domaines technologiques : (i) la télédétection, (ii) la navigation et guidage, (iii) la gestion des données et (iv) les technologies à taux variable. Initiée à la fin des années 1990, la viticulture de précision (PV) est une branche particulière de la PA, caractérisée par des problématiques spécifiques à la viticulture. Les travaux effectués durant cette thèse entrent dans le cadre de la télédétection (ou détection proche) appliquée à la PV. Ils se focalisent sur une nouvelle méthode d’estimation de la quantité de grappes (masse ou volume) directement sur les plants de vignes. Pouvoir estimer le rendement des vignes plusieurs semaines avant la récolte offre de nombreux avantages avec des impacts économiques et qualitatifs, avec par exemple : (i) l’amélioration du rapport rendement/qualité en supprimant au plut tôt une partie de la récolte, (ii) l’optimisation des ressources humaines et la logistique à la récolte, (iii) un remboursement le plus équitable par les assurances en cas d’intempéries qui endommageraient les pieds de vignes. La méthode proposée ici repose sur l’imagerie microondes (à 24GHz ou des fréquences plus élevées) générée par un radar FM-CW. Elle implique la mise en place d’un système d’interrogation intra-parcellaire « pied par pied » à distance basé au sol, et en particulier : (i) l’évaluation de la précision des mesures et les limites du système, (ii) le développement d’algorithmes spécifiques pour l’analyse de données tridimensionnelles, (iii) la construction d’estimateurs pour retrouver le volume des grappes, et finalement (iv) l’analyse des données recueillies pendant les campagnes de mesures. Dû au caractère saisonnier des récoltes, les mesures sont en premier lieu effectuées sur des cibles canoniques, des charges variables et des capteurs passifs en laboratoire. Pour mettre en avant la flexibilité de cette interrogation radar, le même système est utilisé en parallèlement dans le cadre du projet régional PRESTIGE, pour compter à distance le nombre de pommes présentes sur les pommiers en verger. Ces travaux ont été financés par l’entreprise Ovalie-Innovation et l’ANRT (Agence Nationale de la Recherche Technologique).

Le niveau croissant d’automatisation des exploitations minières souterraines vise à en accroitre l’efficacité et s’appuiera sur la venue d’une myriade de dispositifs électroniques au sein des corridors souterrains. Dans d’autre environnements confinés, par exemple les opérations militaires dans les cavernes, ces dispositifs peuvent engendrer un avantage tactique fort important aux utilisateurs. Notre travail de recherche s’inscrit dans la perspective du développement d’un système de communications à haut débit binaire pour les applications comme la surveillance et le transfert de donnée vidéo en temps réel dans la mine. Cette étude est focalisée sur la performance du système de communications sans fil à ondes millimétriques dans une mine souterraine. La première contribution de notre étude consiste à étudier tous les problèmes reliés au déploiement de ce système dans la mine. Comme il n’existe pas de travaux qui traitent ce genre de sujet, nous avons commencé notre étude par une caractérisation du canal à ondes millimétriques dans la mine CANMET à Val-d’Or située à 500 km au nord de Montréal, Canada. Nous avons mis en oeuvre un montage expérimental de mesures basé sur un robot Velmex. Les mesures ont été effectuées dans la plage fréquentielle du standard IEEE802.15.3c, soit 57.24-59.4 GHz. Nous sommes parvenus à une caractérisation du canal de propagation à ondes millimétriques dans deux galeries de la mine, au niveau 40 et au niveau 70 m et selon plusieurs combinaisons d’antenne, directive-directive, directive-omni et omnidirective et pour deux polarisations, soit verticale-verticale et horizontale-horizontale. Dans le but de comparer les résultats, le même montage est utilisé pour effectuer des mesures dans un milieu interne, soit le laboratoire CANMET. La deuxième contribution de notre étude consiste à calculer la capacité du canal selon les scénarios des mesures. La formule classique de la capacité de Shannon est obtenue pour les canaux ayant des réponses fréquentielles plates. Cette formule ne s’applique pas directement dans notre cas à cause de la sélectivité de la réponse en fréquence du canal. Nous avons divisé la bande de fréquences en un nombre très grand de petites bandes, considérées comme des sous-canaux à réponse plate dans le domaine fréquentiel. Ensuite, nous avons distribué la puissance d’une manière optimale sur les sous-canaux plats. Les résultats obtenus sont comparés aussi avec les résultats obtenus si une distribution uniforme est adoptée à l’émission. Les résultats prouvent la pertinence de la méthode optimale dans ces type des canaux ; cette méthode donne une amélioration importante de la capacité lorsque le SNR est faible. Les deux méthodes donnent les mêmes résultats lorsque le SNR est grand. La troisième contribution de notre étude vise à utiliser les paramètres obtenus de la compagne de mesures, comme la bande de cohérence et l’étalement maximal du canal pour les différents scénarios, pour calculer les paramètres du système OFDM à ondes millimétriques. Dans le but de rendre notre travail plus pertinent, nous avons calculé la limite de Shannon en posant le débit binaire du système OFDM égal à la capacité optimale ou à la capacité uniforme du canal. Plusieurs simulations ont été faites en fonction de la distance, de la longueur du préfixe cyclique et du nombre de sous-porteuses. Nous avons utilisé un code LDPC avec un taux égal à 0.75 pour améliorer le taux d’erreur binaire et aussi s’approcher de la limite de Shannon. Les résultats obtenus montre que les systèmes OFDM avec une combinaison d’antennes directive-directive et une polarisation verticale-verticale ont une meilleure performance aux niveaux 40 m et 70 m et dans le laboratoire CANMET.<br>The increasing level of automation in underground mining operations in order to improve their efficiency will bring a myriad of electronic devices into the mine shafts. In other confined environment situations, e.g. military operations in caverns, electronic devices can yield a significant tactical advantage. Our research is in the perspective of developing a system of high bit rate communications for applications that require high throughput such as monitoring and transfer of video data in real time in the mine. This thesis is focused on the study of the performance of a wireless communications system in the millimeter wave range in an underground mine. The contribution part of the study is to examine all issues related to the deployment of this system in the mine. As there is no work dealing with this kind of topic, we started our research by a characterization of the millimeter-wave channel in the CANMET mine in Val-d’Or, located 500 km north of Montreal, Canada. We implemented a breadboard measurement system based on a Velmex robot table. The measurements were performed in the frequency range of the standard IEEE802.15.3c or 57.24-59.4 GHz.We have obtained a characterization of the millimeter wave propagation channel in two galleries of the mine, at 40 and 70 m, according to several combinations of antennas, directive-directive, directive-omni and omni-directive and for both vertical-vertical and horizontal-horizontal polarizations. In order to compare the results, the same measuring setup was used to perform measurements in an internal environment in the CANMET laboratory. The second contribution of the thesis was to compute the channel capacity according to the measurement scenarios. The classical formula for the Shannon capacity is used for flat channels. This formula does not directly apply in this case because of the selectivity of the channel frequency response. Thus, we divided the whole frequency band into many sub-bands, in which the sub-channel can be considered frequency-flat. Then we distributed the power optimally on the flat sub-channels. The results were also compared with the results obtained if a uniform distribution was adopted. The results prove the relevance of the optimal method in these types of channels. This method gives a significant improvement of the capacity when the SNR is low. Both methods give the same results when the signal to noise ratio is high. The third contribution of this thesis focused on how to use the parameters obtained from the measurement campaign such as the coherence bandwidth and the maximum spread of the channel for the different scenarios, to calculate the parameters of the OFDM millimeter wave system. In order to make our work relevant, we calculated the Shannon limit by setting the bit rate of the OFDM system equal to the optimal capacity or to the uniform channel capacity. Many simulations were made based on the distance between the antennas, the cyclic prefix length and the number of sub-carriers. We used an LDPC code with a rate equal to 0.75 to improve the bit error rate and hence to approach the Shannon limit. The results show that the OFDM millimeter wave system with D-D combination and VV polarization has better performance at 40 m, 70 m and in the CANMET laboratory.

Ce travail est relatif a des developpements originaux d'une methode de simulation numerique bidimensionnelle de transistors a effet de champ a gaz bidimensionnel d'electrons (hemt). L'objectif poursuivi est, grace a l'utilisation de ce modele, d'ameliorer la comprehension du fonctionnement physique de ces composants et de faciliter leur optimisation en vue d'une utilisation comme elements de puissance microondes. En effet, vu le grand nombre de parametres a considerer, seule une simulation physique precise permet d'apporter des elements decisifs pour cette optimisation. Le modele est base sur la resolution numerique bidimensionnelle des equations generales dites hydrodynamiques dans les semiconducteurs. L'auteur y introduit la prise en compte de nouveaux effets tels que ceux lies a la quantification, l'ionisation par choc et l'avalanche. Ce modele a ete utilise d'une part pour une comparaison des performances et des caracteristiques des hemt conventionnels et des hemt pseudomorphiques (couches actives en gainas). Pour ces derniers, l'influence d'un grand nombre de parametres technologiques a ete etudiee (longueur de grille, configuration de la zone creusee, etc). L'auteur a montre qu'il existait des oscillations parasites dans les structures planaires qui peuvent apporter des limitations importantes aux performances de ces composants et, pour la premiere fois pour ce type de modele, a mis en evidence clairement les phenomenes de claquage lies aux effets d'ionisation par choc et d'avalanche.