True time delay networks are one of the most critical structures of wideband phased-array antenna systems which are frequently used in self-protection and electronic warfare applications. In order to direct the main beam of a wideband phased-array antenna to the desired direction / phase values, which are linearly dependent to frequency, are essential. Due to the phase characteristics of the true-time delay networks, beam squint problems for broadband phased array systems are minimized. In this thesis, different types of true-time delay structures are investigated for wideband phased array applications and a tunable S-band true-time delay network having delay over 1ns with high resolution is developed, designed, fabricated and measured. Lower-cost, smaller occupied area, digital/analog control mechanism and ease of implementation are the other features of the developed network. High delay values with high resolutions for wideband operation are achieved through the combination of several techniques / therefore the desired S-band TTD network is constructed with the synthesis of switched-transmission lines, constant-R networks and periodically-loaded transmission lines. Higher delay states are realized by the switched-transmission lines technique, while the method of constant R-network is used for the intermediate delay states. To increase the tuning flexibility, smaller delay states are accomplished by analog-voltage controlled periodically loaded transmission lines. A step-by-step procedure is followed during the design process of the S-band true time delay network. Firstly, each method used in the TTD network is analyzed in detail and developed for PCB implementation and the use of COTS components. Then, the designed structures are verified via linear and EM simulations performed by ADS2011&reg / . After that, the effects of production tolerances are examined to optimize each design for S-band operations. Moreover, the designed structures are fabricated by using PCB technology and measured. Finally, a software code is developed in MATLAB to generate the overall cascaded network with the help of measured data.

Nous proposons dans cette thèse de caractériser quantitativement la variabilité à différentes échelles au cours de l'embryogenèse. Pour ce faire, nous utilisons une combinaison de modèles mathématiques et de résultats expérimentaux. Dans la première partie, nous utilisons une petite cohorte d'oursins digitaux pour construire une représentation prototypique du lignage cellulaire, reliant les caractéristiques des cellules individuelles avec les dynamiques à l'échelle de l'embryon tout entier. Ce modèle probabiliste multi-niveau et empirique repose sur les symétries des embryons et sur les identités cellulaires; cela permet d'identifier un niveau de granularité générique pour observer les distributions de caractéristiques cellulaires individuelles. Le prototype est défini comme le barycentre de la cohorte dans la variété statistique correspondante. Parmi plusieurs résultats, nous montrons que la variabilité intra-individuelle est impliquée dans la reproductibilité du développement embryonnaire. Dans la seconde partie, nous considérons les mécanismes sources de variabilité au cours du développement et leurs relations à l'évolution. En nous appuyant sur des résultats expérimentaux montrant une pénétrance incomplète et une expressivité variable de phénotype dans une lignée mutante du poisson zèbre, nous proposons une clarification des différents niveaux de variabilité biologique reposant sur une analogie formelle avec le cadre mathématique de la mécanique quantique. Nous trouvons notamment une analogie formelle entre l'intrication quantique et le schéma Mendélien de transmission héréditaire. Dans la troisième partie, nous étudions l'organisation biologique et ses relations aux trajectoires développementales. En adaptant les outils de la topologie algébrique, nous caractérisons des invariants du réseaux de contacts cellulaires extrait d'images de microscopie confocale d'épithéliums de différentes espèces et de différents fonds génétiques. En particulier, nous montrons l'influence des histoires individuelles sur la distribution spatiales des cellules dans un tissu épithélial. / We propose in this thesis to characterize variability quantitatively at various scales during embryogenesis. We use a combination of mathematical models and experimental results. In the first part, we use a small cohort of digital sea urchin embryos to construct a prototypical representation of the cell lineage, which relates individual cell features with embryo-level dynamics. This multi-level data-driven probabilistic model relies on symmetries of the embryo and known cell types, which provide a generic coarse-grained level of observation for distributions of individual cell features. The prototype is defined as the centroid of the cohort in the corresponding statistical manifold. Among several results, we show that intra-individual variability is involved in the reproducibility of the developmental process. In the second part, we consider the mechanisms sources of variability during development and their relations to evolution. Building on experimental results showing variable phenotypic expression and incomplete penetrance in a zebrafish mutant line, we propose a clarification of the various levels of biological variability using a formal analogy with quantum mechanics mathematical framework. Surprisingly, we find a formal analogy between quantum entanglement and Mendel’s idealized scheme of inheritance. In the third part, we study biological organization and its relations to developmental paths. By adapting the tools of algebraic topology, we compute invariants of the network of cellular contacts extracted from confocal microscopy images of epithelia from different species and genetic backgrounds. In particular, we show the influence of individual histories on the spatial distribution of cells in epithelial tissues.

Nous proposons dans cette thèse de caractériser quantitativement la variabilité à différentes échelles au cours de l'embryogenèse. Pour ce faire, nous utilisons une combinaison de modèles mathématiques et de résultats expérimentaux. Dans la première partie, nous utilisons une petite cohorte d'oursins digitaux pour construire une représentation prototypique du lignage cellulaire, reliant les caractéristiques des cellules individuelles avec les dynamiques à l'échelle de l'embryon tout entier. Ce modèle probabiliste multi-niveau et empirique repose sur les symétries des embryons et sur les identités cellulaires; cela permet d'identifier un niveau de granularité générique pour observer les distributions de caractéristiques cellulaires individuelles. Le prototype est défini comme le barycentre de la cohorte dans la variété statistique correspondante. Parmi plusieurs résultats, nous montrons que la variabilité intra-individuelle est impliquée dans la reproductibilité du développement embryonnaire. Dans la seconde partie, nous considérons les mécanismes sources de variabilité au cours du développement et leurs relations à l'évolution. En nous appuyant sur des résultats expérimentaux montrant une pénétrance incomplète et une expressivité variable de phénotype dans une lignée mutante du poisson zèbre, nous proposons une clarification des différents niveaux de variabilité biologique reposant sur une analogie formelle avec le cadre mathématique de la mécanique quantique. Nous trouvons notamment une analogie formelle entre l'intrication quantique et le schéma Mendélien de transmission héréditaire. Dans la troisième partie, nous étudions l'organisation biologique et ses relations aux trajectoires développementales. En adaptant les outils de la topologie algébrique, nous caractérisons des invariants du réseaux de contacts cellulaires extrait d'images de microscopie confocale d'épithéliums de différentes espèces et de différents fonds génétiques. En particulier, nous montrons l'influence des histoires individuelles sur la distribution spatiales des cellules dans un tissu épithélial. / We propose in this thesis to characterize variability quantitatively at various scales during embryogenesis. We use a combination of mathematical models and experimental results. In the first part, we use a small cohort of digital sea urchin embryos to construct a prototypical representation of the cell lineage, which relates individual cell features with embryo-level dynamics. This multi-level data-driven probabilistic model relies on symmetries of the embryo and known cell types, which provide a generic coarse-grained level of observation for distributions of individual cell features. The prototype is defined as the centroid of the cohort in the corresponding statistical manifold. Among several results, we show that intra-individual variability is involved in the reproducibility of the developmental process. In the second part, we consider the mechanisms sources of variability during development and their relations to evolution. Building on experimental results showing variable phenotypic expression and incomplete penetrance in a zebrafish mutant line, we propose a clarification of the various levels of biological variability using a formal analogy with quantum mechanics mathematical framework. Surprisingly, we find a formal analogy between quantum entanglement and Mendel’s idealized scheme of inheritance. In the third part, we study biological organization and its relations to developmental paths. By adapting the tools of algebraic topology, we compute invariants of the network of cellular contacts extracted from confocal microscopy images of epithelia from different species and genetic backgrounds. In particular, we show the influence of individual histories on the spatial distribution of cells in epithelial tissues.

Nous proposons dans cette thèse de caractériser quantitativement la variabilité à différentes échelles au cours de l'embryogenèse. Pour ce faire, nous utilisons une combinaison de modèles mathématiques et de résultats expérimentaux. Dans la première partie, nous utilisons une petite cohorte d'oursins digitaux pour construire une représentation prototypique du lignage cellulaire, reliant les caractéristiques des cellules individuelles avec les dynamiques à l'échelle de l'embryon tout entier. Ce modèle probabiliste multi-niveau et empirique repose sur les symétries des embryons et sur les identités cellulaires; cela permet d'identifier un niveau de granularité générique pour observer les distributions de caractéristiques cellulaires individuelles. Le prototype est défini comme le barycentre de la cohorte dans la variété statistique correspondante. Parmi plusieurs résultats, nous montrons que la variabilité intra-individuelle est impliquée dans la reproductibilité du développement embryonnaire. Dans la seconde partie, nous considérons les mécanismes sources de variabilité au cours du développement et leurs relations à l'évolution. En nous appuyant sur des résultats expérimentaux montrant une pénétrance incomplète et une expressivité variable de phénotype dans une lignée mutante du poisson zèbre, nous proposons une clarification des différents niveaux de variabilité biologique reposant sur une analogie formelle avec le cadre mathématique de la mécanique quantique. Nous trouvons notamment une analogie formelle entre l'intrication quantique et le schéma Mendélien de transmission héréditaire. Dans la troisième partie, nous étudions l'organisation biologique et ses relations aux trajectoires développementales. En adaptant les outils de la topologie algébrique, nous caractérisons des invariants du réseaux de contacts cellulaires extrait d'images de microscopie confocale d'épithéliums de différentes espèces et de différents fonds génétiques. En particulier, nous montrons l'influence des histoires individuelles sur la distribution spatiales des cellules dans un tissu épithélial. / We propose in this thesis to characterize variability quantitatively at various scales during embryogenesis. We use a combination of mathematical models and experimental results. In the first part, we use a small cohort of digital sea urchin embryos to construct a prototypical representation of the cell lineage, which relates individual cell features with embryo-level dynamics. This multi-level data-driven probabilistic model relies on symmetries of the embryo and known cell types, which provide a generic coarse-grained level of observation for distributions of individual cell features. The prototype is defined as the centroid of the cohort in the corresponding statistical manifold. Among several results, we show that intra-individual variability is involved in the reproducibility of the developmental process. In the second part, we consider the mechanisms sources of variability during development and their relations to evolution. Building on experimental results showing variable phenotypic expression and incomplete penetrance in a zebrafish mutant line, we propose a clarification of the various levels of biological variability using a formal analogy with quantum mechanics mathematical framework. Surprisingly, we find a formal analogy between quantum entanglement and Mendel’s idealized scheme of inheritance. In the third part, we study biological organization and its relations to developmental paths. By adapting the tools of algebraic topology, we compute invariants of the network of cellular contacts extracted from confocal microscopy images of epithelia from different species and genetic backgrounds. In particular, we show the influence of individual histories on the spatial distribution of cells in epithelial tissues.

Thesis (MA)--Stellenbosch University, 2012. / ENGLISH ABSTRACT: Seeking to navigate and explore diasporic identity, as reflected in and by transatlantic narrative spaces, this thesis looks to three very different novels birthed out of the Atlantic context (at different points of the Atlantic triangle and at different moments in history): Our Sister Killjoy or Reflections from a Black-eyed Squint (1977) by Ama Ata Aidoo, The Chosen Place, The Timeless People (1969) by Paule Marshall and Crossing the River (1993) by Caryl Phillips. Recognising the weight of location – cultural, geographic, temporal – on the literary construction of transatlantic identity, this thesis traces the way in which Aidoo, Marshall and Phillips use fictional texts as tools for grappling with ideas of home and belonging in a world of displacement, fracture and (ex)change. Uncovering the impact of roots, as well as routes (rupta via) on the realisation of identity for the diasporic subject, this study reveals and wrestles with various narrative portrayals of the diasporic condition (a profoundly human condition). Our Sister Killjoy presents identity as inherently imbricated with nationalism and pan-Africanism, whereas The Chosen Place presents identity as tidalectic, caught in the interstices between western and African subjectivities. In Crossing the River on the other hand, diasporic identification is constructed as transnational, fractal and perpetually in-process. This study argues that in the absence of an established sense of terra firma the respective authors actively construct home through narrative, resulting in what Erica L. Johnson has described as terragraphica. In this way, each novel is perceived and explored as a particular terragraphica as well as a fictional lieux de mémoire (to borrow Pierre Nora’s conception of “sites of memory”). Using the memories of transatlantic characters as (broken) windows through which to view history, as well as filters through which the present can be understood (or refracted), are techniques that Aidoo, Marshall and Phillips employ (although, Aidoo’s use of memory is less obvious). Tapping into various sites of memory in the lives of the fictional characters, the novels themselves become mediums of remembering, not as a means of storing facts about the past, but for the ambivalent purpose of understanding the impact of the past on the present. / AFRIKAANSE OPSOMMING: In ’n poging om diasporiese identiteit te karteer en te ondersoek, betrek hierdie verhandeling drie uiteenlopende romans wat in die Atlantiese konteks, naamlik vanuit die verskillende hoeke van die Atlantiese driehoek en verskillende geskiedkundige Atlantiese momente, ontstaan het. Die drie romans sluit in: Our Sister Killjoy or Reflections from a Black-eyed Squint (1977) deur Ama Ata Aidoo, The Chosen Place, The Timeless People (1969) deur Paule Marshall en Crossing the River (1993) deur Caryl Phillips. Deur die belangrikheid van plek – kultureel, geografies en temporeel – in die literêre konstruksie van transatlantiese identiteit, te beklemtoon, spoor hierdie verhandeling die manier waarop Aidoo, Marshall en Phillips fiktiewe tekste aanwend na om sin te maak van idees oor tuiste en geborgenheid in ’n wêreld van verdringing, skeuring en (ver)wisseling. Deur die impak van die oorsprong op, asook die weg (rupta via) na, die verwesenliking van identiteit vir die diasporiese subjek te toon, onthul en worstel hierdie tesis met verskeie narratiewe uitbeeldings van die diasporiese toestand (’n toestand eie aan die mens). Our Sister Killjoy stel identiteit as inherent vermeng met nasionalisme en pan-Afrikanisme voor, terwyl The Chosen Place identiteit as tidalekties uitbeeld – vasgevang tussen westerse en Afrika-subjektiwiteite. In Crossing the River word diasporiese identifisering egter gekonstrueer as transnasionaal, fraktaal en ewigdurend in ’n proses van ontwikkeling. Hierdie studie voer verder aan dat die onderskeie skrywers tuiste aktief deur narratief konstrueer in die afwesigheid van ’n gevestigde bewustheid van terra firma, of onbekende land of plek. Die gevolg is ’n voortvloeiing van wat deur Erica L. Johnson beskryf word as terragraphica. Vervolgens word elk van die romans gesien en verken as ’n spesifieke terragraphica asook ’n fiktiewe lieux de mémoire, gegrond in Pierre Nora se konsep “sites of memory”. Die benutting van transatlantiese karakters se herhinneringe as (gebreekte) vensters waardeur die geskiedenis bespeur kan word en filters waardeur die hede verstaan (of gerefrakteer) kan word, is die tegnieke wat Aidoo, Marshall en Phillips aanwend – alhoewel Aidoo se gebruik van geheue minder ooglopend is. Deur verskeie terreine van geheue in die lewens van die fiktiewe karakters te betrek, ontwikkel die romans tot mediums van onthou, nie in die sin van feite van die verlede wat gestoor word nie, maar met die dubbelsinnige doel om die impak van die verlede op die hede te verstaan.