Th. doct, -ing.--Électronique--Grenoble--I.N.P., 1980. N°: DI 183.

Th. doct.-ing.--Électron.--Grenoble--I.N.P., 1983. N°: DI 361.

Th. 3e cycle--Électronique--Grenoble--I.N.P, 1981. N°: D3 144.

Th. doct.-ing.--Électronique--Toulouse--I.N.P., 1978. N°: 12.

Dans cette thèse, un modèle de la dynamique du plasma après un claquage microonde dans l'air à pression atmosphérique a été développé. Ce modèle a permis d'expliquer pour la première fois la formation et la dynamique de structures filamentaires auto-organisées lors du claquage microonde. Le claquage microonde dans l'air à pression atmosphérique a été récemment observé au MIT dans des expériences mettant en oeuvre une source microonde de puissance et des caméras rapides. Les mesures montrent que, lors du claquage, un ensemble structuré de filaments de plasma se forme et se dirige vers la source à une vitesse de plusieurs km/s. Les mécanismes de formation et de propagation de ces structures auto-organisées de plasma ne sont pas bien compris et l'objectif de cette thèse a été de mettre en évidence et de modéliser les phénomènes physiques de base qui en sont responsables. Dans le but de décrire la dynamique du plasma après claquage, les équations de Maxwell ont été couplées à un modèle simple de plasma et résolues numériquement. Le modèle de plasma suppose la quasineutralité et décrit l'évolution de la densité de plasma sous l'effet de la diffusion, de l'ionisation, de l'attachement et de la recombinaison électron-ion. L'ionisation et l'attachement sont supposés dépendre du champ électrique effectif local. La vitesse moyenne électronique est déduite d'une équation de transport de quantité de mouvement simplifiée. La diffusion des particules chargées est ambipolaire au sein du plasma mais devient libre dans le front où la densité chute à zéro. Une expression heuristique de la transition entre diffusion ambipolaire dans le corps du plasma et diffusion libre sur les bords a été établie et validée à l'aide d'un modèle mono-dimensionnel de type dérive-diffusion-Poisson que nous avons développé et dans lequel on ne suppose pas la quasineutralité du plasma. Le modèle plasma-Maxwell quasineutre a ensuite été utilisé pour étudier la dynamique du plasma après claquage dans les conditions des expériences du MIT. Les résultats numériques montrent la formation de structures filamentaires auto-organisées de plasma en excellent accord qualitatif avec les observations expérimentales. Ces structures auto-organisées sont liées aux structures du champ électrique diffracté par le plasma. De nouveaux filaments se forment de façon continue dans le front du plasma par des phénomènes de diffusion-ionisation. Le modèle montre que la formation d'un réseau de filaments de plasma auto-organisé est dû à l'apparition des maxima de champ électrique de l'onde stationnaire formée dans le front du plasma. Dans la dernière partie de la thèse, la formation d'un filament de plasma isolé (ou streamer microonde) au maximum de champ formé à l'intersection de deux faisceaux microondes est analysée à l'aide du modèle. Le streamer microonde s'allonge parallèlement à la direction du champ en raison du renforcement du champ à ses pôles (phénomène de polarisation). L'intensité du champ aux extrémités du filament est modulée dans le temps en raison de phénomènes de résonance pour des longueurs de filaments voisines de multiples de la demi longueur d'onde.

Dans ce travail de thèse, nous souhaitons exploiter les interactions non-linéaires entre le signal micro-onde de forte puissance à émettre et des micro-décharges plasmas intégrés dans les circuits ou antennes micro-ondes de l’émetteur (e.g., émetteur de télécommunications, RADAR, ...) pour obtenir sa reconfigurabilité. Une telle problématique adresse un ensemble de compétences à l’interface entre la physique des plasmas et les micro-ondes. Elle concerne aussi bien des problématiques amont que des considérations d’ingénierie. Le travail à réaliser au cours de ce projet doit permettre de progresser en deux tâches de recherche qui structureront les activités de la thèse. En premier lieu, la caractérisation des micro-décharges plasmas sera effectuée puis il sera possible d'identifier et de développer des dispositifs micro-ondes reconfigurables. / In this project, the non-linear interactions between the high-power microwave signal and micro-discharges plasmas integrated in the microwave circuits or antennas of the transmitter (for example,Telecommunication transmitter, RADAR, ...) will be exploited to obtain its reconfigurability. Such a problem addresses a set of competences at the interface between plasma physics and microwaves. It concerns both upstream and engineering considerations. The work to be carried out during this project should make it possible to progress in two research tasks that will structure the activities of the thesis. First, the characterization of microdischarge plasmas will be perform then it will possible to identify and develop reconfigurable microwave devices.

Dans une première partie, une méthode de reconstruction du profil de permittivité et de conductivité -- basée sur une méthode de bigradient conjugué et une technique de préservation des discontinuités, précédemment développée dans le cas d'une illumination par ondes planes -- est étendue de façon à prendre en compte le champ proche arbitraire d'antennes émettrices. La robustesse de l'algorithme est étudiée en simulant des erreurs de mesure du champ diffracté. Le choix des différents paramètres est examiné de façon à appréhender la quantité d'information nécessaire pour une reconstruction optimale. Dans une deuxième partie, on développe une méthode de différences finies pour la résolution des équations de Maxwell en régime harmonique, en deux et trois dimensions. Le maillage est terminé par des couches parfaitement adaptées et l'intégrale de Kirchhoff est appliquée à la transformation champ proche - champ lointain. Cette méthode se prête à une utilisation en imagerie tridimensionnelle.

Le procédé d'élaboration par chauffage des composites à matrice thermodurcissable est limité par les temps caractéristiques correspondant à la diffusion de la chaleur ; l'utilisation du chauffage par hystérésis diélectrique a montré la solution qu'il était possible d'apporter à cette limitation. Toutefois, la réduction de la durée de l'opération thermique est fonction de la mise forme du matériau résultant du fluage de la matière.<br />La thèse comprend :<br />- premièrement les analyses électromagnétiques, chimique et thermique des conditions de mise en uvre du chauffage par hystérésis diélectrique pour des objets en matériau composite à fibres de verre unidirectionnelles,<br />- deuxièmement les caractérisations physiques et chimiques de la matrice (résine époxydique associée au durcisseur) en fonction de la température et en fonction des paramètres de son écoulement. Ces caractérisations comprennent la mesure de viscosité, la mesure de l'avancement de la réaction par DSC, les caractérisations diélectriques, la caractérisation des mélanges réactifs par GPC,<br />- troisièmement, l'application de ces analyses à la maîtrise du procédé.<br />La thèse conduit à une synthèse de l'ensemble des paramètres physiques et à leurs interdépendances pendant la mise en forme des matériaux.

Une des techniques pour obtenir des images de structures hétérogènes ou d'objets enfouis dans un milieu (sol, murs, ...) repose sur la mesure du champ électromagnétique diffracté par les inhomo-généités lorsqu'elles sont soumises à une illumination incidente. Cela nécessite la mise en oeuvre d'un système d'acquisition microonde doté d'un réseau de capteurs linéaire ou plan. Ses critères de conception sont dictés par les algorithmes d'imagerie qui nécessitent le plus souvent des données multifréquences acquises sur une large fenêtre d'observation. Ce travail de thèse repose sur la caractérisation, le calibrage et la validation expérimentale d'un prototype d'imageur multistatique ultra large bande. Un descriptif des systèmes actuels d'imagerie microonde a permis tout d'abord de valider les critères retenus pour le cahier des charges initial et de décrire les considérations associées à un problème de détection subsurface. Le Système d'Imagerie Microonde à Impulsions Synthétiques (SIMIS), dévelopé au LEAT, est caractérisé par ses performances théoriques, et une attention particulière a porté sur l'optimisation de la dynamique de détection. Afin de corriger les erreurs systématiques, le calibrage du radar est accompli sur chaque module successivement, puis, plusieurs études portant sur les erreurs de dérive et les erreurs aléatoires sont proposées. Le système est ensuite utilisé en chambre anéchoïque pour la détection de cibles canoniques (un cylindre métallique et un parallélépipède diélectrique) dans une configuration 2D-TM. La détection des deux objets est confirmée par l'observation d'hyperboles de diffraction sur des images apparentées B-scan. Une modification du système est effectuée et validée afin de réduire le couplage inter-antennes au sein du réseau de transducteurs. Cela permet, le cas échéant, de détecter les cibles à partir de la seule mesure du champ total. Les premiers résultats en imagerie qualitative sont obtenus par la technique du miroir à retournement temporel. Dans le domaine fréquentiel, l'utilisation de la méthode DORT (Décomposition de l'Opérateur de Retournement Temporel) a permis également de détecter les cibles lorsque la longueur d'onde est comparable à leur dimension transverse.

Th. doct.-ing.--Toulouse, I.N.P., 1977. N°: 6.