Le travail présenté dans ce manuscrit porte sur le développement d’un simulateur de cible (RTS) pour radars automobiles 77 GHz. Afin de proposer des véhicules toujours plus sûrs, les constructeurs automobiles développent des systèmes ADAS de plus en plus performants. On assiste aujourd’hui à la démocratisation des radars automobiles d’alerte à la collision et de régulation de distance. La généralisation de tels systèmes sur des véhicules de série va nécessiter le recours accru à des moyens de tests, chez les constructeurs et dans les centres de contrôle technique. Pour pouvoir tester et calibrer les radars, il est nécessaire d’utiliser des RTS. Ces appareils permettent de simuler les scénarios rencontrés par le radar, ceux-ci devenant plus complexes avec le développement des voitures autonomes. Une cible est définie par trois paramètres : une vitesse, une distance et une SER. Afin de répondre à des exigences drastiques, Autocruise développe ses propres RTS pour des bancs de test de production et de R&D. Ils doivent s’adapter à tout radar fonctionnant sur la bande 76 – 81 GHz, avec différentes modulations et une bande de fréquence supérieure à 800 MHz. Le système doit être à bas coût, de faibles dimensions et flexible pour être intégré dans différentes applications. Le principal verrou technologique est la réalisation d’une ligne à retard variable, capable de simuler des distances comprises entre 1 m et 250 m, avec une résolution de 0,2 m et permettre le contrôle de la SER. Un compromis devra être trouvé afin de répondre aux spécifications. L’étude a montré l’impossibilité de couvrir l’ensemble de la plage de distances avec une seule technologie. Une architecture hybride est indispensable. Une ligne à retard hybride reconfigurable large bande est présentée. / The work presented in this thesis concerns the development of an automotive radar target simulator for 77 GHz radar sensors. In order to continue offering safer vehicles, manufacturers develop more and more performant ADAS systems. We are witnessing a democratization of automotive radar sensors for adaptive cruise control and collision warning. The generalization of such systems on standard cars will require an increased use of test devices both at the manufacturers and in technical control centers. To test and calibrate radars, it is necessary to use Radar Target Simulators (RTS). These devices enable to simulate situations encountered by the radar. Furthermore, these scenarios are becoming increasingly complex with the arrival of autonomous vehicles. A target is defined by three parameters: distance, velocity and radar cross-section (RCS). In order to meet drastic requirements, ZF TRW Autocruise develops its own RTS for production test benches and R&D. RTS must adapt to all radars within a 76 – 81 GHz frequency band, with different modulations and a frequency bandwidth higher than 800 MHz. The system must present the advantages of being a low-cost system, with small dimensions and flexible to be integrated in different applications. The major blocking point is the design of a reconfigurable delay line, able to simulate distances between 1 m and 250 m with a resolution of 0.2 m on a large frequency band and also allowing control of RCS. A compromise will have to be found in order to meet the different specifications. The study showed the impossibility to cover the entire range of distances with one single technology. A hybrid architecture is necessary. A hybrid, tunable, wideband delay line is at study.

L'objectif de ce travail est le développement d'un interféromètre à chemin commun entièrement passif pour détecter des ondes acoustiques hautes fréquences (GHz-THz). Ce travail s'inscrit dans le domaine de l'acoustique picoseconde. La génération et la détection des ultrasons sont réalisées par l'utilisation combinée de lasers impulsionnels et de dispositifs pompe-sonde résolus en temps. L'originalité de la détection interférométrique proposée réside dans l'utilisation d'un unique cristal biréfringent pour créer une paire d'impulsions séparée de quelques picosecondes puis les recombiner et générer les interférences. Nous dressons dans le premier chapitre un état de l'art des différentes méthodes interférométriques actuellement utilisées en acoustique picoseconde. Dans le second chapitre nous détaillons le principe de l'interféromètre développé et nous modélisons son fonctionnement à l'aide du formalisme de Jones. Nous montrons que, suite à l'excitation induite par l'impulsion pompe, il est possible de mesurer indépendamment la dérivée temporelle de l'amplitude ou de la phase du changement relatif de réflectivité de l'échantillon. Enfin, le troisième chapitre est consacré à la caractérisation expérimentale de l'interféromètre puis à l'illustration des potentialités de cet interféromètre en acoustique picoseconde. Les expériences ont été réalisées sur deux échantillons différents : un film mince optiquement absorbant puis un film transparent déposé sur un transducteur métallique. / The purpose of this work is to develop a fully passive in-line common-path femtosecond interferometer for the detection of high frequencies acoustic waves (GHz-THz). This work falls within the picosecond acoustic domain. The generation and the detection of ultrasounds are performed through the combined use of pulsed lasers and optical pump-probe time-resolved setups. The originality of the interferometric detection we propose lies in the use of a single birefringent crystal frst to generate a pair of phase-locked pulses and second to recombine them to interfere. We present in the first chapter a state-of-the-art of the interferometric setups currently used in picosecond acoustics. In the second chapter, we describe the principle of operation of the interferometer we have developed. Then we model the sensitivity of the interferometer inthe framework of the Jones formalism. We show that it is possible to measure independently the pump-induced modification of either the real or imaginary parts of the complex reflection coefficient of the sample. Finally, in the third chapter, the experimental characterization of the setup is detailed and we illustrate the performance of the interferometer through picosecond opto-acoustic measurements. Experiments are performed on two different samples : an opticallyabsorbing thin film and a transparent substrate coated with a metallic transducer.

Ce manuscrit est consacré à l'étude du bruit de phase dans les oscillateurs optoélectroniques (OEO) à ligne à retard à fibre optique. Cette classe particulière d'oscillateurs dans la gamme micro-onde a été développée (1994) récemment, et étudiée par différents groupes de recherche dans le monde, du fait de son important potentiel en termes de très faible bruit de phase à court terme (applications radar, spatial, et télécom haut débit). Sur la base d'un modèle théorique s'appuyant sur une description temporelle, nous avons étudié la dynamique de l'oscillateur, et ses propriétés de bruit de phase. L'équation différentielle stochastique, non linéaire, et à retard, est directement dérivée de la description des différents éléments de la chaîne d'oscillation : la non linéarité prédominante d'un modulateur électro-optique de Mach-Zehnder, le temps de retard induit par plusieurs kilomètres de fibre, la dynamique résonante du filtre micro-onde à 10 GHz sélecteur des modes à retard, et les différentes sources de bruit additif et multiplicatif (laser, photodiode, amplificateur RF). La linéarisation de ce modèle autour du point de fonctionnement a permis d'obtenir une expression théorique du bruit de phase et d'amplitude de l'OEO. Ces résultats sont confrontés à une exploration expérimentale des caractéristiques de bruit, à la fois des composants utilisés, et du système complet de l'OEO en régime d'oscillation monomode. Des techniques de mesure de bruit ultra-sensibles, utilisant des architectures optoélectroniques d'un banc de mesure, ainsi que des principes de mesure par corrélation, sont décrites. Une très bonne correspondance entre théorie et expérience est ainsi obtenue. Le travail a abouti à l'identification quantitative des principales sources de bruit limitant les performances de l'OEO. Par l'utilisation de composants optimaux, un niveau de bruit de phase de l'ordre de –?143 dBrad2/Hz à 10 kHz de la porteuse à 10 GHz, a été atteint. La discussion des sources de bruit résiduelles a également permis de proposer des améliorations pour les architectures futures d'OEO.