Depuis quelques années, il y a une exigence accrue quant à la rapidité de transferts d'information, notamment, en raison de la généralisation des applications multimédia sur le système de communication sans fil. Pour y remédier, les chercheurs du laboratoire Bell en 1996 ont proposé une technique d'emploi simultané de réseaux d'antennes en émission et en réception (MIMO). Le canal MIMO est alors constitué par un ensemble de sous-canaux. Grâce à cette technique, le débit et la qualité de transmission peuvent être améliorés sans augmenter la puissance de transmission et la bande passante supplémentaires. Cependant, les gains obtenus par ce système peuvent se diminuer en raison de la corrélation entre les sous-canaux du canal MIMO, en particulier, si la séparation entre antennes est limitée et l'étalement angulaire est étroit. Donc, l'objectif des travaux réalisés dans le cadre de cette thèse est de proposer un système MIMO à diversité de polarisation qui permet de réduire la corrélation entre les sous-canaux et en même temps de miniaturiser la taille des réseaux d'antennes. <br /> Le travail présenté dans cette thèse est d'abord consacré à la caractérisation et à la modélisation du canal de transmission compte tenu des diverses composantes de polarisation des antennes à trois dimensions. Est traitée également l'étude comparative de la capacité de deux types de systèmes de communication multi-antennes. D'une part, il s'agit du système de communication multi-antennes à polarisation unique : dans ce système, sont exploités des antennes ayant les mêmes polarisations. D'autre part, sont examinés les systèmes à polarisation multiple, à savoir, les systèmes MIMO à double polarisation, à triple polarisation et à sextuple polarisation.

Ce mémoire traite de la modélisation tridimensionnelle des champs électriques et des champs magnétiques par la méthode des éléments finis. <br />Le premier chapitre consacré à l'étude des problèmes scalaires comporte, outre la formulation scalaire, une analyse exhaustive de l'application de cette formulation à la détermination directe des grandeurs intégrales. Les flux, les capacités et les inductances sont calculés à l'aide de la notion de co-énergie. L'évaluation des forces et couples fait appel au principe des travaux virtuels. La philosophie dégagée de cette méthodologie, nous a amené à imaginer une méthode d'évaluation de l'influence des paramètres géométriques et physiques sur les grandeurs intégrales.<br />Dans le deuxième chapitre nous étudions la formulation variationnelle des problèmes de magnétostatique dans lesquels le champ dérive d'un potentiel vecteur. Les conditions aux limites sont l'objet d'une attention particulière. Le problème de l'unicité de la solution est résolu en introduisant une formulation variationnelle qui utilise le principe de pénalité. Cette formulation est développée à la fois en coordonnées cartésiennes et cylindriques : ces dernières sont particulièrement bien adaptées à l'étude des machines tournantes. Bien entendu l'application de cette formulation au calcul des grandeurs intégrales découle de la méthode directe décrite dans le premier chapitre.<br />Dans le troisième chapitre, nous abordons l'étude de l'organisation générale des logiciels de calcul des champs. Nous proposons une structure de logiciel qui permette, en bidimensionnel comme en tridimensionnel, d'aborder les problèmes d'optimisation automatique ou assistée dans les meilleures conditions.

Les missions d'astronomie X de nouvelle génération (IXO par exemple) sont à l'étude. Ces missions seront équipées de miroirs X de grande surface effective, à bande passante étendue vers les hautes énergies et à haute résolution angulaire. Ceci implique l'utilisation au plan focal de détecteurs spectro-imageurs de performances en rapport, améliorés en terme de taux de comptage, de bande passante en énergie et de résolution spectrale par rapport aux CCDs qui constituent la base des instruments actuels. Le travail réalisé dans cette thèse consiste en l'extrapolation à la détection X de matrices de bolomètres IR déjà développées au LETI pour la mission spatiale HERSCHEL. Les études réalisées ont consisté à adapter l'impédance des senseurs silicium à la mesure des signaux impulsionnels engendrés par des interactions X avec le détecteur, à réaliser des matrices d'absorbeurs pixellisés sur poignée silicium à partir de microfeuilles de tantale (Ta) qui ont été traitées et fournies par des laboratoires en collaboration avec le LETI. Nous avons validé une technologie de report de ces matrices absorbeur sur matrices senseur par hybridation par bille d'indium. Nous avons optimisé l'hybridation en terme de capacité calorifique. Nous avons réussi à réaliser un prototype de matrice 8 x 8 pixels libérés et hybridés. Tous les procédés technologiques mis en point sont collectifs et extrapolables à des matrices de grandes dimensions (32 X 32 pixels).

Depuis la découverte des nanotubes de carbone en 1991 par Sumio Iijima et de leurs fascinantes caractéristiques électriques et mécaniques, de nombreuses études ont visé leurs utilisations dans toutes sortes d'applications et notamment en électronique. Ainsi, nous avons proposé d'axer nos travaux de recherche vers l'utilisation de nanotubes de carbone, de part leurs propriétés mécaniques et électriques exceptionnelles, pour la réalisation de fonctions électromécaniques pour des applications hyperfréquences (RF-NEMS). Une première partie de nos travaux a ainsi été dédiée à l'étude des propriétés des nanotubes de carbone et des architectures de composants pouvant potentiellement conduire à des composants RF-NEMS aux performances et fonctionnalités augmentées. La seconde partie de nos travaux a ainsi porté sur le développement de méthodes de modélisation et de protocoles de conception spécifiquement adaptés aux échelles et aux caractères multi physiques des composants. Un logiciel développé nous a ainsi permis de concevoir et de prédire les performances d'une capacité variable à base de nanotubes de carbone, dont nous avons démontré la viabilité contournant ainsi la forte résistance présenté par un nanotube unitaire, verrou actuel de cette technologie. Enfin, nous avons proposé les architectures de fonctions hyperfréquences plus complexes telle qu'un déphaseur accordable dont les performances, prédites par les outils que nous avons mis en place, démontrant l'attrait des nanotubes de carbone pour la réalisation de fonctions d'accord évoluées et performantes, avec un fort potentiel attendu au niveau de temps de réaction (se situant dans le domaine de la nanoseconde).

Une nouvelle spécification de la distance à la frontière est proposée en termes de barrières à l'adoption dans la diffusion technologique de Nelson-Phelps. Des coûts élevés liés à l'adoption technologique limitent le processus de rattrapage de la frontière mondiale. La nouvelle forme de la productivité, renforcée par l'évidence empirique, permet de modéliser les régimes multiples de convergence vers les points stationnaires. La performance impressionnante de l'Asie du sud montre qu'il existe un lien fort entre une augmentation de la force de travail avec une éducation professionnelle (V) par rapport à celle avec une éducation générale (G) et leur somme (taille de l'éducation secondaire). La littérature récente présente une évidence empirique mentionnant la tendance à la hausse du ratio de l'éducation professionnelle à l'éducation générale aux pays avec les revenus moyens. Cela renforce considérablement l'importance de l'éducation secondaire dans l'adoption technologique et permettrait d'appliquer la théorie de la croissance moderne aux pays en transition. Un modèle est proposé en vue d'analyser les interrelations entre le ratio (V/G) et la taille de l'éducation secondaire et les directions dans lesquelles ils interagissent. Finalement, le concept de Lucas est revisité pour montrer que l'éducation secondaire s'ajuste à l'adoption technologique. Par conséquent, le ratio V/G pourrait être utilisé à la place du taux de scolarisation secondaire dans le modèle de Nelson-Phelps afin de rétablir les liens avec la productivité dans les recherches empiriques. Un potentiel de rattrapage à long terme est analysé avec un modèle d'équilibre général pour le Kazakhstan. Ainsi, la croissance du progrès technique, mesuré en termes des barrières à l'adoption technologique, montre que l'économie, tout d'abord, converge vers le premier point stationnaire, déterminé de façon endogène par l'interaction entre les barrières à l'adoption technologique avec la productivité.

L'objectif de cette thèse est l'identification de toutes les limites possibles, vis-à-vis de la Mosco-convergence, des suites de fonctionnelles de diffusion ou de l'élasticité linéaire isotrope. Bien que chaque élément de ces suites soit une fonctionnelle fortement locale, il est bien connu que, sans hypothèse de majoration uniforme sur les coefficients de diffusion, dans le cas scalaire, ou d'élasticité dans le cas vectoriel, la limite peut contenir un terme non-local et un terme étrange. Dans le cas vectoriel, il peut même arriver que la fonctionnelle limite dépende du second gradient du déplacement. D'un point de vue mécanique, les propriétés effectives d'un matériau composite peuvent radicalement différer de celles de ces différents constituants. Umberto Mosco a montré que toute limite d'une suite de fonctionnelles de diffusion est une forme de Dirichlet. La contribution des travaux présentés dans la première partie de cette thèse apporte une réponse positive au problème inverse. Nous montrons que toute forme de Dirichlet est limite d'une suite de fonctionnelles de diffusion. Une étape cruciale consiste en la construction explicite d'un matériau composite dont les propriétés effectives contiennent une interaction non-locale élémentaire. Puis, on obtient progressivement des interactions plus complexes, pour finalement atteindre toutes les formes de Dirichlet. La deuxième partie de nos travaux traite du cas vectoriel. On y démontre que la fermeture des fonctionnelles de l'élasticité linéaire isotrope est l'ensemble de toutes les formes quadratiques positives, objectives et semi-continues inférieurement. La preuve de ce résultat qui est loin d'être une simple généralisation du cas scalaire s'appuie, au départ, sur un résultat comparable au cas scalaire. Elle nécessite ensuite une approche complétement différente.

Lorsqu'une ischémie a lieu dans un territoire tissulaire des membres inférieurs, elle peut être à l'origine de douleurs survenant à la marche, limitant ainsi la capacité de marche des patients. Cette évaluation de la capacité de marche est difficile en raison de la difficulté qu'ont les patients à évaluer leurs limitations à la marche. Différents outils de mesure ont été développés comme des questionnaires, des tests de laboratoire notamment sur tapis et des tests ambulatoires comme le GPS. Les travaux menés ont permis de montrer les limites d'un questionnaire préalablement validé ( Walking Impairment Questionnaire) et de développer un nouveau questionnaire d'évaluation de la capacité de marche plus court et tout aussi fiable. De plus, le concept de variabilité de la capacité de marche à court terme a été mis en évidence par GPS. Cette variabilité à court terme pourrait être l'une des explications à cette difficulté d'évaluation de la capacité de marche. Les durées optimales du test sur tapis à charge constante ont aussi été précisées. Enfin, différentes localisations ischémiques ont été présentées au niveau des membres inférieurs et nous avons montré que certains patients avec une limitation de la capacité de marche ont une hypoxémie d'effort à la marche. Celle-ci pourrait être la cause de leur limitation de leur capacité de marche. Ces travaux permettront de mieux évaluer la capacité de marche de l'artériopathe à la fois pour le diagnostic mais aussi pour la prise en charge thérapeutique.

La microélectronique est une industrie 'science-based', intensive en recherche. La dynamique industrielle passe par un renouvellement régulier des compétences et des produits (qui suivent la loi de Moore et explorent ce que pourrait être "More than Moore"). Plus précisément, cette situation d'innovation intensive est caractérisée par une logique de "rupture technologique répétée". STMicroelectronics a fait l'hypothèse qu'un tel contexte appelait des formes originales de pilotage et d'évaluation des activités de recherche avancée. Le travail de thèse a consisté à étudier trois facettes de cette question: recherche et " capacité d'absorption ", recherche et renouvellement des plateformes, recherche et propriété industrielle. Le travail montre que le contexte de rupture invite à réviser et étendre ces notions. 1- La recherche est considérée comme une façon d'améliorer la "capacité d'absorption" de l'entreprise. Grâce à l'étude des raisonnements de conception sur plusieurs activités de recherche nous distinguons une forme "épistémique" de cette capacité d'une forme "conceptuelle", la seconde caractérisant les projets de conception innovante. 2- La recherche est considérée comme un moyen de préparer les futures générations de produits. La modélisation économique du renouvellement de plateformes, souligne son rôle spécifique vis-à-vis du capital de règle (peu pris en compte dans les calculs de rentabilité). La contribution de cette recherche pour la rupture consiste à identifier des concepts originaux et génériques. 3- La recherche est enfin considérée comme un moyen de renouveler la propriété industrielle, les brevets protégeant des efforts de R&D réalisés. Or pour la recherche de rupture, il s'agit de concevoir des brevets sans développer entièrement des technologies. Nous proposons la méthode 'C-K Invent' dérivée de la théorie C-K qui a permis de développer de nouvelles capacités de conception de brevets dans le cadre de technologies 3D.

Les outils informatiques deviennent incontournables pour les concepteurs de circuits en électronique de puissance. Les étapes de tests sur prototypes n'échappent pas à cette règle. Le travail présenté dans ce manuscrit s'inscrit dans cet axe de " prototypage informatique ". Il met en avant l'étude de l'environnement électromagnétique des composants de puissance. Plus précisément, les imperfections dues au câblage seront étudiées. Dans un premier temps, les inductances parasites sont étudiées pour des structures particulières de câblage : la technologie busbar. Cette étude s'inscrit dans une volonté d'intégrer le câblage comme un composant à part entière dans les logiciels. Une méthode permettant de s'affranchir des déséquilibres en courant dans les composants mis en parallèles est également présentée. Dans une deuxième partie, l'aspect capacitif est pris en compte. Le but de cette étude est de trouver une méthode rapide et efficace de déterminer les capacités parasites de systèmes complexes. Une comparaison de plusieurs logiciels est donc effectuée. La méthode retenue est une adaptation de la méthode PEEC. Celle-ci est validée par des mesures.

Les travaux de cette thèse se placent dans le cadre de la robotique mobile terrestre. Un prototype innovant de robot à géométrie variable capable de franchir divers obstacles (escaliers, trottoirs...) est présenté et analysé. Le retour d'expérience nous donne des pistes pour évoluer vers un robot autonome. L'étude de la déformation d'un robot muni de n degrés de liberté est présentée et formalisée comme un problème de satisfaction de contraintes. L'objectif est d'actionner les articulations du robot tout en conservant la tension de la chenille qui transmet l'effort des moteurs de propulsion. Des outils d'analyse par intervalles sont utilisés pour proposer une solution. Un autre aspect du contrôle d'un robot à géométrie variable est ensuite étudié pour fournir une méthode autonome de déformation lors de phases de franchissement d'obstacles. Un réseau de neurones est entraîné via un algorithme génétique dans le but de franchir un escalier. Le prototype existant nous permet de valider expérimentalement ces résultats.