Ce travail porte sur les techniques de mesure des champs en cavité électromagnétique et plus précisément en chambre réverbérante. En raison de la perturbation induite sur la distribution du champ au sein d'une cavité résonante par la présence d'un objet, les techniques de mesure de champ classiques utilisant une antenne souffrent d'une précision limitée. Par conséquent, nous proposons une nouvelle technique de mesure de la distribution du champ électrique basée sur la théorie des perturbations. Elle consiste à mesurer les variations de la fréquence de résonance de la cavité pour chaque position de l'élément perturbateur introduit dans la cavité, puis à en déduire la variation de l'amplitude du champ électrique. Le choix de la forme de l'objet perturbateur, de ses dimensions et de son matériau constitutif est effectué à partir des résultats des simulations et des mesures dans un cas canonique, de façon à adapter le banc de mesure au cas étudié. Cette technique de mesure est ensuite appliquée avec succès au cas d'une chambre réverbérante équipée d'un brasseur de modes, ainsi qu'à des mesures de champ à l'intérieur d'un boitier inséré dans la cavité. Cette approche a permis, via un post-traitement basé sur l'utilisation de l'algorithme MUSIC, de déterminer avec une grande précision les directions d'arrivée des champs dans la chambre réverbérante / This work deals with field measurement techniques in large electromagnetic enclosures namely reverberation chambers. Due to the perturbation of the field distribution within a resonant cavity due to the presence of an introduced object, conventional field measurement techniques employing an antenna suffer from a limited accuracy. Therefore we propose a new measurement technique of the electric field distribution based on the perturbation theory; it consists of a measure of the cavity resonant frequency variation when displacing a small perturbing object within the cavity, and leads to the electric field distribution. The choice of the perturbing object shape, dimension and material is discussed with the help of simulation and measurement results in a canonical case in order to adapt the measurement setup to the studied case. This technique is then successfully employed in a reverberation chamber equipped with a mode stirrer, as well as to measure the field within a metallic box placed in the cavity. Using a post-processing based on MUSIC algorithm, this approach has permitted to determine accurately the field directions-of-arrival in the reverberation chamber

Les convertisseurs de puissance sont de plus en plus utilisés, notamment avec l’explosion des objets nomades/connectés, certes de faibles puissance (<100 W), mais où les contraintes de volume, d’épaisseur ou de rendement sont forte. Dans ce contexte, l’utilisation des matériaux piézoélectriques constitue une excellente alternative aux convertisseurs à base d’inductances. Ces matériaux possèdent en effet de nombreux avantages comme des densités de puissances élevées, une géométrie fine et plane et sont notamment plus faciles à intégrer comparé aux inductances magnétiques classiquement utilisées. Un nouveau type de convertisseurs piézoélectrique, sans inductance, est présenté dans lequel le résonateur piézoélectrique assure une fonction de stockage d’énergie. À chaque période de résonance, le résonateur piézoélectrique prélève de l’énergie à la source d’entrée, la stocke provisoirement sous forme mécanique et la redistribue à la charge permettant ainsi la conversion de puissance. Des commutations à zéros de tension sont également garanties pour assurer des rendements élevées à fréquences élevées. Une première topologie (chapitre 2 et 3) intégrant ces principes est présentée. Un modèle analytique incluant les pertes mécaniques décrivant le comportement du convertisseur ainsi qu’un modèle de simulation sont élaborés. Le concept est validé expérimentalement et l’on obtient des rendements très élevés (jusqu’à 98%) sur une grande plage de puissance (de quelques mW à 1,8 W) pour plusieurs gains en tension (1,5 à 3). L’étude de cinq résonateurs de dimensions différentes renseigne sur l’influence de la géométrie sur les performances des convertisseurs et permet de concevoir une méthodologie de dimensionnement de ce résonateur. D’autres topologies plus complexes (chapitre 4) sont explorées et des perspectives d’améliorations et de mises sur le marché sont présentées. / The increasing demand for power convertors in various application fields implies specific constraints and specific technological solutions. In this context, working with piezoelectric material constitutes an excellent alternative of classical inductor-based converter. Indeed, these materials enable a high-power density, thin and planar geometry and can be integrated on silicon more easily than popular wire-wound magnetic components. A new kind of piezoelectric inductorless converter, in which the piezoelectric material acts as an energy storage element, is presented. At each resonant period, the piezoelectric resonator takes energy from the input source, stores it temporarily and releases it to the load (and therefore enabling the power conversion). Soft switching is assured to maintain very high efficiencies for high frequencies. A first topology (chapter 2 and 3) in which those principles are applied is introduced. An analytical model which integrates the mechanical losses and a simulation model are developed enabling a good understanding of the converter behavior. The concept is experimentally validated and very high efficiency conversions (up to 98 %) are achieved for a large range of output power (from mW to 1.8 W) and for different output gains. The study of five different-size piezoelectric resonators enables to understand the impact of geometric parameters of the resonator on the converter performances and therefore to propose a resonator design methodology. More complex topologies are also described (chapter 4) and a discussion on improvement possibilities and perspectives to have a complete and industrialized converter concludes the thesis.

The diploma thesis deals with the optical response of resonant infrared antennas on silicon dioxide thin film. At first, theory of electromagnetism at metal/dielectric interfaces is described. In the next part, experimental and numerical methods used in the thesis are described and strong coupling between two systems is explained. In the final part of the thesis, the optical response of resonant infrared antennas on a silicon dioxide thin film is studied by Fourier transform Infrared Spectroscopy and FDTD simulations which both show the strong coupling between localized plasmons and phonons in silicon dioxide.

This diploma thesis deals with numerical simulations of the optical response of plasmonic infrared antennas placed on silicon substrates with thin film of silicon dioxide and subsequently with fitting of scattering spectra by model of coupled harmonic oscillators. In this work, we study an influence of length of antennas on the strength of coupling of localized surface plasmons in the antennas with phonons in silicon dioxide film. Also, the influence of silicon dioxide film thickness on this coupling is investigated.

In order to elucidate the effects of nanostructuring on electron behavior in vanadium oxides, a suite of x-ray spectroscopy techniques was employed to comprehensively characterize the electronic structures of V2O5 and VO2 nanoparticles and compare them to their bulk counterparts. V2O5 and VO2 nanoparticle powders were characterized via PXRD, TEM, and HR-TEM to confirm size, purity, and crystallinity. Additionally, DSC and temperature-varied PXRD measurements on both VO2 samples confirmed the structural aspect of the monoclinic to rutile metal-insulator phase transition, and UV-Vis measurements allowed for Kubelka-Munk analysis on the V2O5 samples. XAS measurements enable the comparison of unoccupied conduction band states, while XES and RIXS measurements reveal occupied valence band states and the individual vanadium and oxygen PDOS below the Fermi level. XPS measurements of both core and valence band states both confirmed the valence band structure revealed by XES and also provide information on core-state energy levels. In the case of V2O5, the valence band O 2p states are upshifted in the nanoparticle sample, while the lowest V 3d conduction band states are unshifting but provide more available unoccupied states for excitation. These changes produce a shrunken bandgap in the V2O5 nanoparticles that is in line with much previous computational work, but unexpected from previous experimental results and defies the Moss-Burstein effect usually observed in V2O5. The resulting changes in band structure are attributed to a higher concentration of oxygen vacancy defects in the nanoparticle sample. Additionally, electron correlation effects in V2O5 nanoparticles are found to be enhanced relative to the bulk, likely due to added electron presence in the V 3d split-off band. In the case of VO2, dramatic changes in both the valence band and conduction band states are observed both below and above the structural phase transition temperature. These changes (lowered unoccupied conduction band states coupled with broadened and upshifted occupied valence band states) also lead to nanoparticle bandgap reduction and enhanced metallicity. The enhanced metallic nature of the VO2 nanoparticles is again attributed to the increased presence of surface oxygen vacancy defects, as well as a V2O3-like surface reconstruction. Additionally, electron correlation effects are found to be reduced in the VO2 nanoparticle samples relative to the bulk, unlike in the case of V2O5.

Tato diplomová práce se zabývala plazmonickými anténami pro infračervenou oblast spektra elektromagnetického záření. K hledání zesílení pole bylo použito FDTD (Finite-Difference Time-Domain Method) simulací. Podle očekávání, byla shledána lineární závislost rezonanční vlnové délky na délce raménka platinové antény na křemíkovém povrchu. Diplomová práce se také zabývala výrobou antén pomocí fokusovaného iontového svazku (FIB) a následným měřením rezonančních vlastností pomocí mikroskopické metody FT-IR (Fourier Transform Infrared Spectroscopy). Posun rezonanční vlnové délky byla registrována pouze pro negativní antény. Nakonec se tato práce zabývala vysvětlením saturace křivky závislosti rezonanční vlnové délky na rozměru raménka platinové antény na substrátu ze SRONu (silicon-rich oxynitride).

This master´s thesis describes design and optimalization of the exhaust mainfold and an effective muffler for BMW 320i E30 car. This car is equipped with 6 cylinder engine M20B20. The construction is carried out with regard to the rules laid down by FAS Czech Republic. I used theoretical knowledge and Lotus Engine Simulation software in this thesis.

Le travail proposé dans cette thèse porte sur l’amélioration de l’efficacité énergétique et de la sûreté de fonctionnement de la Machine à Réluctance Variable (MRV). D’abord, nous avons présenté la commande de la MRV en modes moteur et générateur débitant sur bus continu. Pour le mode moteur, on cherche à réguler la vitesse de rotation et le couple, alors qu’en mode générateur, l’objectif de la commande est de maintenir constante la tension du bus malgré les fluctuations de la vitesse et de la charge. Une démarche itérative est proposée pour la maximisation du rendement global. Trois paramètres de réglage ont été choisis : L’angle d’amorçage (Ψ), l’angle de conduction (Θp) et le courant de référence des phases (Iref). L’efficacité de l’algorithme est évaluée à travers des simulations et des tests expérimentaux. Un rendement global maximal de 70% est atteint pour des vitesses et couples élevés. Ensuite, on s’est intéressé à la connexion de la Génératrice à Réluctance Variable (GRV) au réseau alternatif monophasé ou triphasé dans le cadre d’une application éolienne. La tension continue à la sortie de la GRV est convertie en une tension alternative par un convertisseur DC-AC. Le premier objectif est de maintenir la tension du bus continu à sa valeur nominale; le second est de contrôler la qualité du courant injecté dans le réseau. En monophasé, trois types de correcteur sont testés pour réguler le courant sinusoïdal (un correcteur PI, un correcteur Résonant et un correcteur Proportionnel-Résonant). En triphasé, une commande VQ dans le référentiel de Park est adoptée: La tension du bus continu est contrôlée à travers le courant id et la puissance réactive est contrôlée par le courant iq. Les résultats de simulation montrent qu’on obtient des courants quasi-sinusoïdaux avec un taux de distorsion harmonique inférieur à 1% aussi bien en monophasé qu’en triphasé. Enfin, pour améliorer la sûreté de fonctionnement de l’actionneur et réduire les coûts liés à l’utilisation de capteurs mécaniques, trois stratégies de commande sans capteur de position sont présentées. La première est basée sur la technique d’injection. La deuxième repose sur l’estimation du flux. La troisième s’appuie sur les observateurs adaptatifs. On trouve que la technique d’injection et la méthode basée sur la mesure du flux fonctionnent de façon complémentaire. La première est efficace en basses vitesses et ne dépend pas de la charge, la deuxième est performante en hautes vitesses et pour des charges élevées. L’observateur adaptatif proposé assure une convergence exponentielle de la position malgré le modèle analytique simplifié de l’inductance utilisé pour la synthèse. Son principal avantage réside dans sa robustesse aux variations paramétriques et au couple de charge qui est estimé. / The work proposed here focuses on the improvement of the energy efficiency and the safety of the Switched Reluctance Machine (SRM). First, the control of the SRM in motor and generator modes is presented. In motor mode, the speed and the torque are regulated, while in generator mode, the objective is to keep constant the DC bus voltage. An iterative optimization algorithm is proposed formaximizing the global efficiency. The analysis of the electromechanical energy conversion has shown that there is an optimal combination of the control variables - turn on angle (Ψ), conduction angle (Θp) and reference current (Iref) – to maximize the efficiency. The strategy is evaluated using intensive numerical simulations and experimental validation. Thanks to the optimization, the global efficiency reaches 70% almost from half the nominal speed to the maximum speed. Then, the Switched Reluctance Generator (SRG) is used as an AC generator for a Wind Energy Conversion (WEC) application. The produced DC power is converted into AC power by means of voltage inverter and delivered to the AC grid. The first issue of the WEC control is to maintain constant the output DC voltage despite the wind speed variations and the load uncertainty. The second issue is to control the quality of the current. In single-phase AC network, three controllers are tested to regulate the AC current (PI controller, Resonant controller, Proportional-Resonant controller). In three-phase AC network, a VQ control in Park’s frame is adopted: The DC bus voltage is controlled through the direct current and the reactive power injected into the grid is controlled through the quadrature current. Simulation results show that quasi-sinusoidal currents with a harmonic distortion rate less than 1% are obtained in both cases. Finally, we address the problem of sensorless control. In fact, the control of the SRM requires that the rotor position is known. A mechanical encoder is used generally to measure the position. The elimination of this position sensor would reduce the cost and packaging requirements of the drive. Three methods to estimate the rotor position are presented. The first one named inductance-method is an active as it is based on the pulse injection technique. The second one named flux-method is a passive one as it used the current measurement. The third one is based on the state observers for the flux, position, and velocity and load torque estimation. The simulations results have shown that the inductance-based method is efficient in low speed region and the flux-based one is more efficient in high-speed region. It is also shown that, observers are exponentially convergent even when a simple analytical modelling, that neglects saturation effect, is used to design the observer.

<div> <div> <div> <p>Resonant orbits in a multi-body environment have been investigated in the past to aid the understanding of perceived chaotic behavior in the solar system. The invariant manifolds associated with resonant orbits have also been recently incorporated into the design of trajectories requiring reduced maneuver costs. Poincaré sections are now also extensively utilized in the search for novel, maneuver-free trajectories in various systems. This investigation employs dynamical systems techniques in the computation and characterization of resonant orbits in the higher-fidelity Circular Restricted Three-Body model. Differential corrections and numerical methods are widely leveraged in this analysis in the determination of orbits corresponding to different resonance ratios. The versatility of resonant orbits in the design of low cost trajectories to support exploration for several planet-moon systems is demonstrated. The efficacy of the resonant orbits is illustrated via transfer trajectory design in the Earth-Moon, Saturn-Titan, and the Mars-Deimos systems. Lastly, Poincaré sections associated with different resonance ratios are incorporated into the search for natural, maneuver-free trajectories in the Saturn-Titan system. To that end, homoclinic and heteroclinic trajectories are constructed. Additionally, chains of periodic orbits that mimic the geometries for two different resonant ratios are examined, i.e., periodic orbits that cycle between different resonances are determined. The tools and techniques demonstrated in this investigation are useful for the design of trajectories in several different systems within the CR3BP. </p> </div> </div> </div>

This report presents a project that has been made to present the design of a planar transformer as a part of a series loaded resonant DC/DC converter in a power unit. The design is based on an existing transformer that is not planar and so the characteristics of the transformer is translated into a planar version. A multilayer printed circuit board (PCB) design was made to fit a chosen magnetic ferrite core that was chosen based on the magnetic characteristics of the old core. Calculations were made for the loss of both core and windings and the final results show that it is possible to design a planar transformer from a traditional transformer.