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Effect of varied music applications in cycle ergometryLim, Harry January 2012 (has links)
The aim of this research programme was to investigate the effects of different music applications: The differentiated exposure of music and the synchronous application of music. In Study 1, participants completed a series of 10-km cycling time trials under four single-blinded conditions: No-music control, music 0-10 km (M1), music 0-5 km (M2), and music 5-10 km (M3). The largest performance gains were noticed under M1, followed by M3, when compared to control, while the most positive psychological response was observed only in M3. Study 2 further examined the notion of differentiated music exposure by incorporating both quantitative and qualitative modes of inquiry. In addition, participants were given foreknowledge of the experimental conditions. Although no performance gains were found across conditions, M3 significantly reduced perceived exertion and prevented affective decline. Qualitative findings suggest that prolonged exposure to music may have negative psychological and psychophysical consequences. The last study contrasted the effects of synchronous and asynchronous application of music in a 6-min submaximal cycling task. Synchronous music was more effective than asynchronous music in terms of reducing perceptions of exertion and increasing subjective arousal. Although no changes in oxygen uptake were found across conditions, auditory-motor synchronisation appeared to reduce heart rate. The contribution of this thesis is twofold. Firstly, the provision of music in the latter stages of a task appears to have significant psychological and psychophysical benefits when compared against constant music exposure. Secondly, more positive effects, in terms of perceived exertion and subjective arousal, are observed when music is applied synchronously compared to asynchronously; this suggests a need for a separate conceptual framework for the application of synchronous music.
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On Synchronisation Issues in Wireless Mobile Digital CommunicationsClarke, Richard January 2002 (has links)
Symbol timing recovery is an important function of any digital receiver. In the wireless mobile data field the task of establishing accurate symbol timing at the receiver is complicated by the time varying channel. This time varying channel also makes the use of coherent modulation schemes significantly more difficult. This is one of the major reasons that almost all existing mobile wireless digital standards utilise some form of differential modulation and detection. This thesis takes a primarily practical approach to the investigation of timing and phase estimation problems. The main focus of the work is on the comparison of three existing all digital timing synchronisation algorithms, two of which were originally designed for the AWGN channel, and the third was designed from ML principles for the Rayleigh fading channel. In order to test these sub-systems in the wider context of receiver performance, a pilot symbol assisted (PSAM) receiver was simulated to compare the effects of the different synchronisers on receiver steady state performance. Finally, because the real time implementation aspects of software radio are of considerable interest to the author, some attempt has been made to migrate the MATLAB synchronisation simulations to a real time DSP platform, specifically the TMS320C6701 Texas Instruments floating point device.
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A Framework for the Specification and Execution of Composite Trading ActivitiesSi, Yain Whar January 2005 (has links)
In this thesis, a framework for the specification and execution of composite trading activities is presented. We begin by introducing the basic concepts and characteristics of elementary and composite trading activities. Based on these characteristics, we identify the issues associated with composite trading activities and argue the requirements of a frame- work for the specification and execution of those trading activities. In the second chapter, the most relevant work on negotiation protocols, software specification approaches, and recent work on trading activity specification is reviewed. In the third chapter, we analyse the characteristics of negotiation protocols and the information required to adequately represent composite trading activities. In the next two chapters, we introduce two alternative approaches (myopic and forward- looking) for specifying composite trading activities by means of constraints, such as the number of required successful negotiations, the limit price for the items to be traded, and the temporal constraints imposed by all trading parties. A special interface is also defined in each framework to homogenise trading activities with differing negotiation protocols. In myopic trading, composite activities are synchronised according to the information available on the constituent negotiation processes at any point in time. Myopic trading supports iterative negotiation in which trading activities can be renegotiated with new constraints. Myopic trading is suitable for situations in which finer control over the negotiation process is preferred by the trader, and information on previous negotiations as well as future negotiation opportunities are unavailable. Forward-looking trading is based on the generation of negotiation plans detailing the exact time and duration for which trading activities are going to be executed. These plans are generated based on the histories of previous negotiations and future negotiation opportunities. In forward-looking trading, a planning and execution model is designed to maximise the expected utility of the trader. Forward-looking trading is suitable for situations in which a well-planned negotiation process is possible. In the following chapter, two case studies are given to illustrate the applicability of the proposed framework. In the final chapter, we review our framework based on the set of requirements defined for the specification and execution of composite trading activities. In conclusion, we believe that composite trading activities can be effectively specified and executed based on the homogenisation of the various negotiation protocols involved and systematic planning of how these activities are going to be executed.
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Propagating Changes between Aligned Process ModelsWeidlich, Matthias, Mendling, Jan, Weske, Mathias 28 February 2012 (has links) (PDF)
There is a wide variety of drivers for business process modelling initiatives, reaching from organisational redesign to the development of information systems. Consequently, a common business process is often captured in multiple models that overlap in content due to serving different purposes. Business process management aims at exible adaptation to changing business needs. Hence, changes of business processes occur frequently and have to be incorporated in the respective process models. Once a process model is changed, related process models have to be updated accordingly, despite the fact that those process models may only be loosely coupled. In this article, we introduce an approach that supports change propagation between related process models. Given a change in one process model, we leverage the behavioural
abstraction of behavioural profiles for corresponding activities in order to determine a change region in another model. Our approach is able to cope with changes in pairs of models that are not related by hierarchical refinement and show behavioural inconsistencies. We evaluate the applicability of our approach with two real-world process model collections. To this end, we either deduce change operations from different model revisions or rely on synthetic change operations.
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Cadres formels pour la simulation des peuplements hétérogènes de plantes en compétition pour les ressources / Formal frameworks for the simulation of heterogenous plant populations competing for resourcesLe Chevalier, Vincent 19 May 2010 (has links)
Cette thèse prend place dans le cadre du projet DigiPlante, un effort de recherche pluridisciplinaire entre la Chine et la France sur les thèmes de modélisation, simulation et visualisation de la croissance des plantes. Le corps de la thèse concerne la simulation des interactions entre le modèle de plantes GreenLab et son environnement au sein de paysages hétérogènes. On cherche plus précisément à modéliser, simuler et visualiser l’interaction d’un ensemble de plantes avec les ressources, et en particulier avec les ressources en eau. La thèse a débouché principalement sur la conception d’une architecture de simulation et d’un modèle générique de compétition pour les ressources, et a aussi abouti à une reformulation du modèle de plantes lui-même qui ouvre de nombreuses pistes de développement. / This PhD is part of the Digiplant project, a multi-disciplinary effort between China and France on the topic of modelling, simulation and visualisation of plant growth. The goal of the PhD was to simulate the interactions between the GreenLab plant model and its environment in heterogenous landscapes. We especially wanted to model, simulate and visualise the interactions between plants and ressources and specifically water. The main achievements of the PhD were a simulation formalism and associated software architecture, a generic model of competition for resources, and a reformulation of the plant model which opens up many subsequent development opportunities.
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Application des techniques multiporteuses de type OFDM pour les futurs systèmes de télécommunications par satellite / Multicarrier transmission techniques (OFDM) for future satellite communications systemsHo, Anh Tai 30 March 2009 (has links)
Cette thèse étudie la possibilité d'appliquer les techniques de modulations multiporteuses de type OFDM dans les futurs systèmes de communications par satellite. Elle traite notamment du problème de synchronisation au niveau récepteur pour les systèmes de diffusion par satellite en bande Ka. L'objectif est de proposer une structure de réception ayant besoin du moins de ressources possibles pour synchroniser afin d'optimiser l'efficacité spectrale du système et obtenir un gain par rapport à un système monoporteuse. Une première partie du travail consiste à proposer et valider la structure de synchronisation. Ses performances en termes d'efficacité spectrale sont ensuite évaluées et comparées avec celles du DVB-S et du DVB-S2. Pour finir une étude de la complexité calculatoire de la structure proposée est menée. Les sources d'erreurs de synchronisation ayant été identifiées et leur impact sur les performances du système évalué, il s'avère que, mis à part l'erreur de fréquence horloge, les autres erreurs de synchronisation doivent être estimées et corrigées. La transmission en mode continu dans un système de diffusion par satellite permet l'utilisation d'une structure bouclée de type Non-Data-Aided en réception pour corriger les erreurs de synchronisation. Ceci évite l'utilisation de pilotes et permet ainsi d'améliorer l'efficacité spectrale du système. Cependant, cette structure de type aveugle nécessite une première étape de synchronisation grossière afin de limiter les interférences intersymboles et inter-porteuses pouvant conduire à une non convergence des boucles. Le procédé de synchronisation global s'effectue donc en deux étapes : une étape de synchronisation grossière utilisant l'intervalle de garde et quelques pilotes, suivie d'une étape de synchronisation plus fine utilisant des boucles de type Non-Data-Aided. L'étape de synchronisation grossière est dimensionnée (durée de l'intervalle de garde et nombre de pilotes) pour atteindre les performances d'estimation nécessaires à la convergence des boucles de la structure de synchronisation fine, tout en optimisant l'efficacité spectrale. L'efficacité spectrale obtenue est comparée avec celle des systèmes DVB-S et DVB-S2. Les performances de l'étape de synchronisation fine, en termes de dégradation du taux d'erreur binaire due aux erreurs de synchronisation, sont évaluées en l'absence puis en présence de bruit de phase. Les points de fonctionnement de la structure proposée sont donnés en utilisant les gabarits de bruit de phase des normes DVB-S2 et DVB-SH. Un gabarit de bruit de phase de Wiener conduisant aux gigues acceptées par le DVBS2 à l'entrée du décodeur est établi. Le temps d'accrochage, ainsi que la complexité calculatoire, de la structure proposée sont également évalués. / This thesis studies the applicability of OFDM techniques for future satellite telecommunications systems. In particular, he treats the synchronization problem at the receiver for satellite broadcasting systems in Ka band. The system uses QAM modulation with M phase stages and works in continuous mode, at small signal to noise ratio (typically at Eb/N0 = 0dB). The main objective of this thesis is to propose a receiver synchronization structure using as least resources as possible in order to optimize spectral efficiency. Two studies are carried out. The first study consists of proposing and validating a synchronization structure in the aim of optimizing spectral efficiency. The second study evaluates the performance of this structure then, compares it with existing standards such as DVB-S and DVB-S2 in terms of spectral efficiency. For first study, synchronization errors have been identified and their impact on system performance evaluated. These results prove that excepting clock frequency error, other synchronization errors have to be estimed and corrected. The transmission in continuous mode for fixed satellite broadcasting system allows the use of NDA (Non-Data-Aided) loop structure in order to avoid the use of pilots, then improve spectral efficiency. However, these algorithms need a coarse synchronization stage in order to limit interference terms. So, the synchronization includes a coarse stage in order to limit interference terms and a finer stage in order to improve system performance. For coarse synchronization stage, simulation results prove that algorithms using guard interval give better performance than whom using pilots. The second study evaluates performance of the proposed structure. In coarse synchronization stage, this evaluation allows to specify guard interval length then, calculate and compare system performance in terms of spectral efficiency with its in DVB-S and DVB-S2 standards. Then, performance evaluation of fine synchronization stage allows to calculate degradations of the proposed structure in the absence and in presence of phase noise models, one of important parameters in a telecommunications system. This stage allows not only to define operating points of the proposed structure in presence of phase noise models in existing standards but also to define phase noise mask of Wiener model supported by this structure. Finally, a study on the hanging time of the proposed structure allows to evaluate the time neccesary to this structure, based on blind algorithms, to be converged. Another study also evaluates the complexity of this structure. This study shows that the synchronization structure proposed in this thesis uses little resources both in terms of spectral efficiency and number of calculations.
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Optimisation du son 3D immersif, qualité et transmission / Immersive 3D sound optimization, transport and quality assessmentSmimite, Abderrahmane 25 June 2014 (has links)
Cette étude porte sur trois problématiques reliées à l’utilisation du son multicanal 3D dans le contexte des applications Audio Professionnelles. Le système SIRIUS est présenté. Il s’agit d’une technique de transport du son multicanal qui répond aux contraintes de Fiabilité, Synchronisation et Latence des applications professionnelles et garantie un compromis entre ces différents aspects. Le système peut fonctionner sur les infrastructures LAN classiques et coexister avec d’autres types de trafic réseau. Il est aussi basé sur une couche protocolaire n’utilisant que des protocoles standards, ce qui lui procure un certain niveau d’interopérabilité avec des technologies équivalentes. La seconde contribution est la méthodologie AQUA. Il s’agit d’une nouvelle approche pour l’évaluation de la qualité du son multicanal qui propose des outils efficaces pour l’analyse subjective et objective de la qualité. La partie subjective consiste en un nouveau protocol pour les tests d’écoute qui combine l’analyse de l’information perceptive et spatiale. La précision de la localisation est évaluée grâce au suivi des gestes des auditeurs. Notre méthode, basée sur l’utilisation de la Kinect, permet d’obtenir cette information d’une façon rapide et précise. Le protocole utilise notamment l’analyse EEG pour étudier les biais psychologiques et filtrer efficacement les sujets. La partie objective repose sur un moteur binaural qui convertit le flux multicanal en un flux stereo binaural plus simple à analyser et qui préserve l’information spatiale. Le signal audio résultant est analysé par un modèle perceptif et un modèle spatial qui permettent d’estimer une représentation interne équivalente. Les variables la constituant alimentent ensuite un Réseau de Neurones Artificiel qui permet d’obtenir une note objective de qualité. Parallèlement, le modèle psychologique simule le comportement humain en ajustant la note en fonction des notes précédentes. Les performances obtenues montrent que le système peut être utilisé pour prédire la qualité perceptive et spatiale du son multicanal avec un grand niveau de précision et de réalisme. Le dernier axe d’étude porte sur l’optimisation de la qualité d’écoute dans les systèmes audio surround. Etant donné leur problème de Sweet Spot, et la complexité des systèmes suggérant de l’élargir, on propose une technique basée sur le suivi de la position réelle des auditeurs. Le suivi est réalisé d’une façon non-intrusive par l’analyse d’images thermiques. Les canaux audio initiaux sont considérés comme des sources virtuelles et sont re-mixés par VBAP pour simuler leur déplacement vers l’auditeur. Les performances obtenues montrent un suivi efficace et une amélioration de l’expérience d’écoute. / In this work, three complementary topics regarding the use of multichannel spatial audio in professional applications have b e en studied. SIRIUS, is an audio transport mechanism designed to convey multiple professional-grade audio channels over a regular LAN while maintaining their synchronization. The system reliability is guaranteed by using a FEC mechanism and a selective redundancy, without introducing any important network overload. The system also offers a low latency that meet the professional applications requirements and can operate on the existing infrastructures and coexist with other IT traffic. The system relies on standard protocols and offers a high level of interoperability with equivalent technologies. The overall performances satisfy Pro Audio requirements. The second contribution is AQUA, a comprehensive framework for multichannel audio quality assessment that provides efficient tools for both subjective and objective quality evaluation. The subjective part consists of a new design of reliable listening tests for multichannel sound that analyze both perceptual and spatial information. Audio localization accuracy is reliably evaluated using our gesture-based protocol build around the Kinect. Additionally, this protocol relies on EEG signals analysis for psychological biases monitoring and efficient subjects screening. The objective method uses a binaural model to down-mix the multichannel audio signal into a 2-channels binaural mix that maintains the spatial cues and provides a simple and scalable analysis. The binaural stream is processed by a perceptual and spatial models that calculate relevant cues. Their combination is equivalent to the internal representation and allows the cognitive model to estimate an objective quality grade. In parallel, the psychological model simulate the human behavior by adjusting the output grades according to the previous ones (i.e., the experience effect). The overall performance shows that AQUA model can accurately predict the perceptual and spatial quality of a multichannel audio in a very realistic manner. The third focus of the study is to optimize the listening experience in surround sound systems (OPTIMUS). Considering the sweet spot issue in these systems and the complexity of its widening, we introduce a tracking technique that virtually moves the sweet spot location to the actual position of listener(s). Our approach is non-intrusive and uses thermal imaging for listeners identification and tracking. The original channels are considered as virtual sources and remixed using the VBAP technique. Accordingly, the audio system virtually follows the listener actual position. For home-cinema application, the kinect can be used for the tracking part and the audio adjustment can be done using HRTFs and cross-talk cancellation filters. The system shows an improvement of the localization accuracy and the quality of the listening experience.
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Modeling and synchronization of biological rhythms : from cells to oyster behavior / Modélisation et synchronisation des rythmes biologiques : des cellules au comportement de l'huîtreAhmed, Hafiz 22 September 2016 (has links)
La modélisation, l’analyse et le contrôle des oscillations, notamment des rythmes biologiques ont été étudiés dans cette thèse. La thèse est divisée en deux parties. Dans la première partie, motivée par un problème pratique de la surveillance de l'environnement côtier, cette thèse considère les rythmes biologiques des huîtres. En utilisant les informations des rythmes biologiques, une solution de surveillance environnementale indirecte en utilisant les huîtres comme bio-capteur a été proposé. La solution proposée se base sur l'estimation de la perturbation par la modélisation du rythme biologique des huîtres par un oscillateur de Van der Pol. Une limite inhérente de cette approche est que celle-ci fonctionne uniquement grâce à la détection des comportements anormaux. Cependant les comportements anormaux ne sont pas tous liés à la pollution. Nous considérons donc la détection d'un type particulier de comportement oscillatoire anormal à savoir la ponte, qui est un phénomène naturel et non lié à la pollution. Le premier problème de la deuxième partie est la robustesse des oscillations dans la division cellulaire. Les oscillations persistent dans les oscillateurs génétiques après la division cellulaire. Dans cette thèse, nous fournissons des conditions d'analyse qui garantissent la synchronisation de phase après la division cellulaire. Enfin, nous considérons le problème de la synchronisation des systèmes multi-stables en utilisant l’Input-to-State Stability (ISS). En utilisant une généralisation récente de la théorie de l'ISS pour les systèmes multi-stables, nous proposons des conditions suffisantes pour la synchronisation des systèmes multi-stables. / Modeling, analysis and control of oscillations, notably biological rhythms have been studied in this thesis. The thesis is divided into two parts. In part-I, motivated by a practical problem of environmental monitoring of coastal environment, this thesis considers the biological rhythms of oysters. Using the information of biological rhythms, an indirect environmental monitoring solution using oysters as bio-sensor has been proposed. The proposed solution works on estimating the perturbation by modeling the biological rhythm of oysters through Van der Pol oscillator model. An inherent limit of this approach is that it works through detecting abnormal behavior only. However abnormal behaviors are not all related to pollution. So, we consider the detection of a particular type of abnormal oscillatory behavior i.e. spawning (behavior during reproduction) which is a natural phenomenon and not related to pollution. In part-II, oscillations are studied from a theoretical point of view. The first problem of this part is the robustness of oscillations under cell division. Oscillations persist in genetic oscillators after cell division. In this thesis, we provide analytical conditions that guarantee phase synchronization after cell division using Phase Response Curve (PRC) formalism. Finally we consider the problem of synchronization of multi-stable systems using Input-to-State (ISS) stability tool. Using a recent generalization of ISS theory for multi-stable systems, we propose sufficient conditions for the synchronization of multi-stable systems. As a side result, this work has been applied for the global synchronization of the Brockett oscillator.
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Les nouveaux formats sonores dans le champ de l'esthetique du cinéma / New sounds in the field of the esthetics in the cinemaOuédraogo, Adama 05 December 2013 (has links)
Introduit au cinéma quelques dizaines d'années après la naissance de cet art, le son a toujours fait sentir la place qui est la sienne. De nos jours encore, même si beaucoup de progrès comme la synchronisation avec l'image, l'acceptation du son dans la création cinématographique, l'amélioration de la qualité du son, la spatialisation-enveloppement du son sont entre autres des éléments à saluer, ce dernier, surtout dans sa relation avec l'image filmique semble être laissé à la merci des firmes qui se disputent le marché. Les documents qui traitent de ce domaine n'existent presque pas hormis quelques lignes dans certaines revues. Des questions demeurent sans réponse : pourquoi l'emploi du son multicanal au cinéma ? Quelles raisons esthétiques poursuivies aux regards des points de vue aristotélicien et kantien de l'art ? / Introduced to the cinema a few decades after the birth of this art, sound has always felt the place is hers. Even today, although much progress as synchronization with the image, the acceptance of sound in film creation, improved sound quality, the spatial-wrap are among its other elements greet. The latter, specializing and envelope with the audiovisual films seem to be left to thank you for firms that compete in the market. Documents that address this area are hardly except in some few lines reviewed. Questions remains unanswered why the use of multichannel sound in cinema? What could be the reasons for the continued aesthetic according to Aristotelian and Kantian theories of art?
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Coupled vortex dynamics in spin-torque oscillators : from resonant excitation to mutual synchronization / Vortex magnétiques couplés dans des oscillateurs à transfert de spin : de l'excitation résonante à la synchronisation mutuelleLebrun, Romain 11 December 2015 (has links)
La découverte de la magnétorésistance géante en 1988 est considérée comme la date de naissance d’un nouveau et dynamique champ de recherche appelé l’électronique de spin. La riche physique associée au transport de spin devrait révolutionner le futur de la nanoélectronique. Dans ce cadre les nano-oscillateurs à transfert de spin (STOs) se sont positionnés comme des candidats sérieux pour le développement d’une nouvelle génération de dispositifs rf basés sur l’électronique de spin.Au début de ma thèse, l’important bruit de phase des STOs restait une contrainte majeure limitant les perspectives technologiques à ce type d’oscillateurs. Dans cette thèse nous avons cherché à contrôler la dynamique des STOs et à réduire leur bruit phase en développant différentes stratégies : (i) l’optimisation des propriétés des matériaux magnétiques utilisés (ii) l’excitation de modes couplés dans des systèmes hybridés (iii) la stabilisation de la dynamique de la phase d’un STO avec un signal extérieur de référence (iv) la synchronisation mutuelle de différents oscillateurs pour améliorer la cohérence spectrale et la puissance des STOs. Nous focalisons en particulier sur le cas de STO à base de vortex magnétique qui présentent intrinsèquement des cohérences spectrales plus élevées que celles d’autres types d’oscillateurs.Dans une première partie, nous nous proposons d’identifier et d’étudier les différents mécanismes qui régissent et contrôle la dynamique d’un STO à base de vortex magnétique dans les régimes auto-oscillant et non-autonomes. Nous mettons tout d’abord en évidence que l’excitation de modes couplés permet de contrôler les propriétés rf d’un oscillateur unique en prenant l’exemple d’un STO à base de deux vortex magnétiques couplés. Par la suite, nous étudions la synchronisation « parfaite » de ces STOs à base de vortex avec un courant rf de référence. Nous corrélons l’observation d’une largeur de raie d’un hertz et d’un bruit de phase minimum de -90 dBc/Hz à 1kHz de la porteuse dans l’état synchronisé à une absence de glissement de phase, i.e. à l’absence de phénomène de désynchronisation. Le fort couple de Field-like planaire mesuré dans ces STOs représente un outil précieux pour contrôler le processus de synchronisation. Dans le cas des STOs à double vortex, un tel contrôle nous permet d’observer des phénomènes physiques exotiques allant de la synchronisation simultanée de plusieurs modes, à de l’auto-synchronisation en passant par des dynamiques de synchronisation incohérentes.Dans une seconde partie, nous proposons différents concepts innovants de dispositifs rf à base de vortex magnétique. Nous présentons tout d’abord les bases d’une boucle à retard de phase permettant d’asservir un STO. En prenant avantage du fort couple de Field Like, nous développons un nouveau schéma de détection rf, plus efficace que les actuelles diodes Schottky, basé sur un renversement d’aimantation en expulsant réversiblement le cœur de vortex à l’aide d’un courant rf. Finalement, nous démontrons qu’il est possible de synchroniser électriquement deux STOs connectés directement en parallèle ou en série, ou à l’aide d’une ligne à retard. Nous montrons ainsi qu’une forte amélioration de la cohérence spectrale (d’un facteur 2) et de la puissance (d’un facteur 4 pour un maximum de 1.6 μW) peut être obtenues dans l’état synchronisé. A l’aide de la ligne à retard, nous mettons par ailleurs en évidence le rôle crucial du déphasage entre les deux STOs sur les propriétés de l’état synchronisé. Ces résultats prometteurs ouvrent la voie vers la synchronisation de réseaux de STOs sans champ appliqué et sans ligne à retard entre les oscillateurs.Dix ans après leur découverte, les oscillateurs à transfert de spin n’ont toujours pas dévoilé tout leur potentiel et de nouvelles applications sont maintenant envisagées, allant de dispositif rf classiques à des circuits logiques et dispositifs bio-inspirés basés sur les STOs. / The discovery of the giant magnetoresistance in 1988 is considered as the birth date of a new and dynamic research field called spintronics. The rich physics associated with spin transport has created a breakthrough for the future of nano-electronics. In the magnetism roadmap, spin-torque oscillators (STOs) are candidates for future generation of spintronic based rf-devices.At the beginning of this thesis, one major issue of spin-torque oscillators remained their poor spectral coherence. To overcome this issue, we have investigated different approaches: (i) the development of magnetic materials with a low damping and large spin-polarization, (ii) the study of collective mode dynamics in hybridized magnetic systems (iii) the stabilization of the STO dynamics with a reference external signal (iv) the synchronization of multiple STOs to enhance both their power and spectral coherence. We focus our work on vortex based STOs which present higher spectral coherences than other kinds of STOs.In a first part, we study the different mechanisms that can drive and stabilize the dynamics of a vortex based STO in the autonomous and non-autonomous regimes. We first highlight that the excitation of collective modes allows the harnessing the rf-properties of a single and isolated in a double vortex based STO. Then we report the ``perfect'' phase-locking of a STO with an external rf-current. To go beyond this analysis, we notice that a 1 Hz minimum linewidth and a flat phase noise level of -90 dBc/Hz at 1 kHz from the offset frequency in the locked state could be associated with the absence of phase slips, i.e desynchronization events. We demonstrate that the locking process is driven by a Field-like in-plane torque which gives the possibility to control with precision the STO locking process. In our double vortex based STO, we can even observe exotic behaviors such as multi-mode synchronization, self-resonance and eventually incoherent motion. Such a degree of control, unexpected for a nano-scale oscillator, is particularly promising for the development of STO based nanodevices.In a second part, we propose different concepts of spintronic rf-devices based on vortex STOs. We describe the basis of an on-chip STO based phase locked loop. By taking advantage of the large Field-like torque in our STOs, we develop a new radio-frequency detection scheme, more efficient than the state of the art Schottky diode, based on magnetization switching through the resonant and reversible expulsion of the vortex core. Finally, we show the first experimental observation of the electrical synchronization of two STOs connected directly in parallel or in series, or with an electrical delay line. In the synchronized state, we show a strong improvement of both the spectral coherence (by a factor 2) and the output power (by a factor 4, up to 1.6 μW). We also demonstrate, with an electrical delay line, the strong impact of the phase shift between the two STOs on the synchronized regime. These promising results open the way for the synchronization of STO arrays at zero field and without electrical delays.Ten years after their discovery, spin-torque oscillators have thus not yet revealed all their potential and promising applications could be soon targeted, in order to realize a spin logic circuit, bio-inspired spintronic devices and more classical rf-applications.
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