In the present work some hadronic properties of the scalar &kappa / meson are studied. Using the QCD sum rules approach, which is a nonperturbative method, the mass and the overlap amplitude of this meson are calculated. As well as the mass and the overlap amplitude, &kappa / &rarr / K^+&pi / ^&minus / decay is also studied. For this decay the coupling constant g_&kappa / K^+&pi / ^&minus / is obtained using light cone QCD sum rules which is an extension of the QCD sum rules method. Moreover, the coupling constant is calculated using the experimental decay width and it is compared with the value obtained in light cone QCD sum rules approach. The result of the calculation of g_&kappa / K^+&pi / ^&minus / , the one obtained from light cone QCD sum rules approach, is also applied to acquire the f_0 &minus / &sigma / scalar mixing angle, &theta / s, using the ratio g^2 (&kappa / &rarr / K^+&pi / ^&minus / )/g^2 (&sigma / &rarr / &pi / &pi / ) obtained from experimental decay width. The value of scalar mixing angle is also compared with its experimental results.

The main objective of this research is to design, simulate, and evaluate telescope array-based receiver architectures for the inter-planetary optical communication links, which is able to provide broadband data support for future deep-space and universe exploration missions. The major aspects of this research are as follows: (1) evaluation and performance comparison of telescope arrays-based receiver with a large, monolithic telescope-based receiver, (2) mathematical modeling and analysis of the impact of various limiting factors (i.e., background noise, atmospheric turbulence, synchronization and tracking errors) on the performance of optical array receiver, (3) design and evaluation of subsystems and adaptive signal processing algorithms for the mitigation of the above-mentioned deleterious effects, and (4) development of an end-to-end simulation and analysis platform for an optical communication link between a transmitter in Mars orbit and an Earth-based array receiver after integration of the proposed sub-systems. In the second part of this research, I aim to extend the analysis to the free-space, short-range, terrestrial optical communication links. In this part, the objective is the development of the efficient simulation tools for the analysis of receiver performance and optical beam propagation through turbulent atmospheric channel. In the experimental part of the research, the investigation of the use of adaptive optics (AO) subsystems for turbulence and background noise compensation in the deep-space optical communication links will be carried out.

Today's state-of-the-art rate vibratory gyroscopes use a large proof mass that vibrates at a low resonance frequency (3-30 kHz), a condition that creates a performance tradeoff in which the gyroscope can either offer large bandwidth or high resolution, but not both. This tradeoff led to the development of the capacitive bulk acoustic wave (BAW) silicon disk gyroscope, a new class of micromachined rate vibratory gyroscopes operating in the frequency range of 1-10MHz with high device bandwidth and shock/vibration tolerance. By scaling the frequency, BAW gyroscopes can provide low mechanical noise without sacrificing the high bandwidth performance needed for most commercial applications. The drive loop of the BAW gyroscope can also be exploited as a timing device that can be integrated in existing commercial systems to provide competitive clock performance to the state-of-the-art using less area and power. This dissertation discusses the design and implementation of a CMOS ASIC architecture that interfaces with a high-Q, wide-bandwidth BAW gyroscope and the challenges associated with optimizing the noise performance to achieve navigation-grade levels of sensitivity as the frequency is scaled into the MHz regime. Mathematical models are derived to describe the operation of the sensor and are used to generate equivalent electrical circuit models of the gyroscope. A design strategy is then outlined for the ASIC to optimize the drive loop and sense channel for power and noise, and steps toward reducing this noise as the system is pushed to navigation-grade performance are presented that maintain optimum system power consumption. After analyzing the BAW gyroscope and identifying a strategy for developing the drive and sense interface circuitry, a complete fully-differential ASIC is designed in 0.18μm CMOS to interface with a bulk acoustic wave (BAW) disk gyroscope. As an oscillator, the gyroscope provides an uncompensated clock signal at ~9.64 MHz with a temperature sensitivity of -27 ppm/°C and phase noise of -104 dBc at 1 kHz from carrier. When the complete ASIC is interfaced with the gyroscope, the sensor shows a measured rate sensitivity of 1.15 mV/o/s with an open-loop bandwidth of 280 Hz and a bias instability of 0.095 o/s, suitable for the rate-grade performance commonly required for commercial and consumer electronics applications. The system is recorded to have a total power of 1.6 mW and a total area of 0.64 mm2. Following the design of the interface ASIC, this dissertation investigates in further detail the requirements for designing and optimizing charge pumps for capacitive MEMS devices. Basic charge pump design is outlined, followed by an overview of techniques that can be used to generate larger polarization voltages from the ASIC. Lastly, an alternate measurement technique for measuring the rotation rate of the gyroscope is discussed. This technique is based on the phase-shift modulation of the gyroscope output signal when the device is driven with two orthogonal signal inputs and can be easily modified to provide either linear scale factor measurement or a linear calibration curve that can be used to track and adjust the variation of the sensor scale factor over time.

Die Ergebnisse dieser Arbeit, insbesondere die Untersuchungen zur 3–D–Vibration belegen eindrucksvoll, dass die räumliche Herangehensweise an die Problematik der Befüllung von Modellhohlräumen und –hinterschneidungen sowie der Formsandverdichtung beim Lost–Foam–Prozess der richtige Lösungsansatz ist. D. h., um die Gesetzmäßigkeiten, Abhängigkeiten und gegenseitigen Beeinflussungen der Sandbewegungen in den drei Achsen des Raumes umfassend beurteilen zu können, ist es erforderlich, auch den Formstoffbehälter in diesen drei Achsrichtungen mit voneinander unabhängigen Frequenzen und Amplituden zu erregen. Durch die Kombination der drei Vibrationsrichtungen werden im Hohlraum Dichtewerte des Quarzsandes erreicht, die ihm eine hohe Stabilität und ausreichend Widerstand gegen das Penetrieren des flüssigen Metalls in die Sandschichten verleihen. Für die Erzielung eines optimalen Befüllungs- und Verdichtungsverhaltens werden also alle drei axialen Vibrationsrichtungen benötigt, eine optimale Vibrationsrichtung wurde nicht ermittelt.

La plupart des pièces industrielles sont soumises à des chargements multiaxiaux à amplitude variable. La connaissance de la durée de vie résiduelle d'une pièce fissurée, nécessite des modèles de propagation capables de prendre en compte ces deux aspects.<br />Les objectifs de la thèse portent, d'une part, sur l'application d'un modèle incrémental pour simuler la fissuration par fatigue des roues de train sous chargement à amplitude variable, et d'autre part, sur l'enrichissement de ce modèle pour prendre en compte la compression, la contrainte T et la forme semi-elliptique des fissures.<br />Le modèle incrémental repose sur l'idée qu'en fatigue à grand nombre de cycle, l'avancée instantanée d'une fissure est proportionnelle à l'émoussement plastique de sa pointe. Les équations d'évolution de l'émoussement plastique sont déterminées par Eléments Finis à partir du comportement élastoplastique de la structure fissurée. Deux essais sont nécessaires pour identifier les paramètres du modèle, un essai de comportement élastoplastique cyclique du matériau et un essai de fissuration en fatigue à amplitude constante. Les calcul de propagation ont montré que le modèle reproduit fidèlement tout les phénomènes observés en fatigue à amplitude variable : retard après surcharge, accélération après souscharge, interaction entre cycles et histoire de chargement pour les signaux complexe. La compression et la contrainte T ont été ensuite intégrée dans le modèle et validées grâce à des essais de fissuration réalisés sur des éprouvettes prélevées dans une roue de TGV. Enfin le modèle a été étendu en 3D, des essais de fissuration sur fissure semi-elliptique ont été menés sur éprouvettes de flexion 4 points et sur roues à l'échelle 1, l'accord avec les prédictions du modèle est satisfaisant.

Les temps de trajet, amplitudes et angles à la source des ondes sismiques sont utilisés dans de nombreuses applications telles que la migration, la tomographie, l'estimation de la sensibilité de détection et la localisation des microséismes. Dans le contexte de la microsismicité, il est nécessaire de calculer en quasi temps réel ces attributs avec précision. Nous avons développé ici un ensemble d'algorithmes rapides et précis en 3D pour des modèles à fort contraste de vitesse.Nous présentons une nouvelle méthode pour calculer les temps de trajet, les amplitudes et les angles à la source des ondes correspondant aux premières arrivées. Plus précisément, nous résolvons l'équation Eikonal, l'équation de transport et l'équation des angles en nous basant sur une approche par différences finies pour des modèles de vitesse en 3D. Nous proposons une nouvelle méthode hybride qui bénéficie des avantages respectifs de plusieurs approches existantes de résolution de l'équation Eikonal. En particulier, les approches classiques proposent généralement de résoudre directement les équations et font l'approximation localement d'une onde plane. Cette approximation n'est pas bien adaptée au voisinage de la source car la courbure du front d'onde est importante. Des erreurs de temps de trajet sont alors générées près de la position de la source, puis propagées à travers tout le modèle de vitesse. Ceci empêche de calculer correctement les amplitudes et les angles à la source puisqu'ils reposent sur les gradients des temps. Nous surmontons cette difficulté en introduisant les opérateurs sphériques ; plus précisément nous reformulons les temps de trajet, amplitudes et angles à la source par la méthode des perturbations.Nous validons nos nouvelles méthodes pour différents modèles à fort contraste de vitesse en 2D et 3D et montrons notre contribution par rapport aux approches existantes. Nos résultats sont similaires à ceux calculés en utilisant la modélisation de la forme d'onde totale alors qu'ils sont bien moins coûteux en temps de calcul. Ces résultats ouvrent donc de nouvelles perspectives pour de nombreuses applications telles que la migration, l'estimation de la sensibilité de détection et l'inversion des mécanismes au foyer.

La bactérie Pseudomonas aeruginosa est un pathogène opportuniste responsable de graves infections chez les personnes affaiblies immunitairement. Présentant des souches résistantes aux antibiotiques, une nouvelle approche thérapeutique est en cours de développement avec pour objectif l'inhibition des facteurs de virulence de la bactérie. Lors de son processus d'infection, le pathogène utilise les lectines pour reconnaître et se lier de manière spécifique aux glycoconjugués des cellules-hôtes en formant une interaction lectine/glycoconjugué. Plus particulièrement, la lectine PA-IL, spécifique du galactose, a été étudiée. A l'aide de glycomimétique, il semble possible de bloquer l'action de la lectine en créant une interaction lectine/glycomimétique. Pour développer cette approche, de nombreux glycocluster sont donc été élaborés et leur affinité avec la lectine PA-IL a été évaluée par plusieurs méthodes de caractérisation (SPR, HIA, ELLA, puce à sucre,...).Dans ce projet de thèse, nous avons cherché à visualiser par microscopie à force atomique (AFM) l'arrangement des complexes lectine PA-IL/glycocluster formés pour trois glycoclusters différents. Nous avons ainsi pu montrer l'influence du cœur du glycocluster et des bras-espaceurs sur l'arrangement des complexes. Suivant le glycocluster, l'arrangement prend la forme de filaments 1D,de structures dentelées avec des bras sinueux ou encore de larges structures compactes. Dans le cas des filaments, la résolution de nos images AFM nous a permis d'identifier les lectines à l'intérieur même de la structure filaire. Nous avons aussi démontré, en observant les lectines seules, l'existence d'une interaction lectine/lectine. De plus, des expériences ont été menées pour déterminer les conditions expérimentales appropriées à leur observation à l'air et en milieu liquide.

In order to meet the ever-growing demand for mobile data, a number of different technologies have been adopted by the fourth generation standardization bodies. These include multiple access schemes such as spatial division multiple access (SDMA), and efficient modulation techniques such as orthogonal frequency division multiplexing (OFDM)-based modulation. The specific objectives of this theses are to develop an effective feedback method for interference management in smart antenna SDMA systems and to design an efficient OFDM-based modulation technique, where an additional dimension is added to the conventional two-dimensional modulation techniques such as quadrature amplitude modulation (QAM). In SDMA time division duplex (TDD) systems, where channel reciprocity is maintained, uplink (UL) channel sounding method is considered as one of the most promising feedback methods due to its bandwidth and delay efficiency. Conventional channel sounding (CCS) only conveys the channel state information (CSI) of each active user to the base station (BS). Due to the limitation in system performance because of co-channel interference (CCI) from adjacent cells in interference-limited scenarios, CSI is only a suboptimal metric for multiuser spatial multiplexing optimization. The first major contribution of this theses is a novel interference feedback method proposed to provide the BS with implicit knowledge about the interference level received by each mobile station (MS). More specifically, it is proposed to weight the conventional channel sounding pilots by the level of the experienced interference at the user’s side. Interference-weighted channel sounding (IWCS) acts as a spectrally efficient feedback technique that provides the BS with implicit knowledge about CCI experienced by each MS, and significantly improves the downlink (DL) sum capacity for both greedy and fair scheduling policies. For the sake of completeness, a novel procedure is developed to make the IWCS pilots usable for UL optimization. It is proposed to divide the optimization metric obtained from the IWCS pilots by the interference experienced at the BS’s antennas. The resultant new metric, the channel gain divided by the multiplication of DL and UL interference, provides link-protection awareness and is used to optimize both UL and DL. Using maximum capacity scheduling criterion, the link-protection aware metric results in a gain in the median system sum capacity of 26.7% and 12.5% in DL and UL respectively compared to the case when conventional channel sounding techniques are used. Moreover, heuristic algorithm has been proposed in order to facilitate a practical optimization and to reduce the computational complexity. The second major contribution of this theses is an innovative transmission approach, referred to as subcarrier-index modulation (SIM), which is proposed to be integrated with OFDM. The key idea of SIM is to employ the subcarrier-index to convey information to the receiver. Furthermore, a closed-form analytical bit error ratio (BER) of SIM OFDM in Rayleigh channel is derived. Simulation results show BER performance gain of 4 dB over 4-QAM OFDM for both coded and uncoded data without power saving policy. Alternatively, power saving policy maintains an average gain of 1 dB while only using half OFDM symbol transmit power.

Des dispositifs magnétorésistifs sont actuellement utilisés comme têtes de lecture dans les disques durs. Le contexte de la miniaturisation des capteurs magnétiques pour accommoder l'augmentation de la densité de stockage implique une augmentation du bruit magnétique d'origine thermique. L'utilisation d'une oscillation entretenue par le courant permettrait l'augmentation combinée de la sensibilité magnétique ainsi que de sa vitesse de lecture. L'étude présentée a pour but de clarifier les divers comportements des oscillations de l'aimantation induites par le transfert de spin, dans la gamme de la dizaine de gigahertz, dans des jonctions tunnel magnétiques à barrière de MgO. Nous présentons, dans une première partie, une étude détaillée des modes d'oscillations entretenues dans les différentes couches magnétiques du système. L'identification des modes permet ainsi de " lire " des données codées par domaines magnétiques d'après la mesure de la fréquence de l'oscillateur. Dans la seconde partie de cette thèse, nous présentons des mesures temporelles d ces oscillations. Nous analysons le bruit d'amplitude et de phase d'une oscillation entretenue et nous présentons une première mesure expérimentale du coefficient de nonlinéarité de la fréquence. Les temps caractéristiques extraits sont significatifs de l'agilité du dispositif et la nonlinéarité, spécifique aux oscillateurs à transfert de spin, induit un élargissement inhomogène de la raie spectrale.

L’instrument le plus fréquemment utilisé pour la mesure de l’amplitude de mouvement du coude est le goniomètre universel. Or celui-ci ne fait pas l’unanimité : plusieurs auteurs remettent en question sa fiabilité et validité. Cette étude détaille donc, en trois étapes, une alternative beaucoup plus précise et exacte : une méthode radiographique de mesure. Une étude de modélisation a d’abord permis de repérer les sources d’erreur potentielles de cette méthode radiographique, à ce jour jamais utilisée pour le coude. La méthode a ensuite servi à évaluer la validité du goniomètre. À cette fin, 51 volontaires ont participé à une étude clinique où les deux méthodes ont été confrontées. Finalement, la mesure radiographique a permis de lever le voile sur l’influence que peuvent avoir différents facteurs démographiques sur l’amplitude de mouvement du coude. La méthode radiographique s’est montrée robuste et certaines sources d’erreurs facilement évitables ont été identifiées. En ce qui concerne l’étude clinique, l’erreur de mesure attribuable au goniomètre était de ±10,3° lors de la mesure du coude en extension et de ±7,0° en flexion. L’étude a également révélé une association entre l’amplitude de mouvement et différents facteurs, dont les plus importants sont l’âge, le sexe, l’IMC et la circonférence du bras et de l’avant-bras. En conclusion, l’erreur du goniomètre peut être tolérée en clinique, mais son utilisation est cependant déconseillée en recherche, où une erreur de mesure de l’ordre de 10° est inacceptable. La méthode radiographique, étant plus précise et exacte, représente alors une bien meilleure alternative. / The most commonly used instrument for elbow range of motion measurement is the universal goniometer. However great controversy remains regarding its reliability and validity. Hence this study presents an accurate and precise alternative: a radiographic method of measurement. The limits of the radiographic method and potential sources of error were first evaluated through a biomechanical study. Fifty-one volunteers then participated in a clinical study in which this radiographic method was compared to the goniometer for elbow range of motion measurement. Finally, the great precision of radiographic measurements allowed us to study the potential influence of various demographic and anthropometric factors on elbow range of motion in the last part of this work. Regarding the clinical study, the goniometric and radiographic methods differ but they correlate. The goniometer’s measurement error was ±10.3° during extension measurement and ±7.0 ° for flexion. Secondly, the radiographic method provides consistent results despite malpositioning of the upper limb during radiographic image acquisition and easily preventable sources of error were identified. The study finally found an association between the range of motion and various factors, including age, sex, BMI, and the arm and forearm circumferences. In conclusion, error associated with the use of the goniometer could be tolerated in a clinical setting, the instrument being both inexpensive and simple to use. However, its use is discouraged in the research context, where a measurement error of 10° is unacceptable. The radiographic method, being more precise and accurate, represents a much better alternative.