L'objectif de cette thèse a consisté à étudier différentes topologies d’oscillateur à faible bruit de phase et de synthèses de fréquence à 4.6 GHz pour une application de la micro-horloge atomique au Césium. Nous avons étudié 7 topologies d'oscillateur à 2,1 GHz (à base du résonateur BAW utilisant la filière technologie 0.25μm SiGe:C BiCMOS de chez STMicroelectronics) à faible bruit de phase présentant des performances à l’état de l’art pour certaines topologies. Une comparaison expérimentale de ces différentes topologies a confirmé les résultats théoriques. En particulier, les résultats expérimentaux ont montré que la topologie différentielle possède de meilleures performances en bruit de phase et qu'elle est moins sensible aux bruits provenant des alimentations comparées aux topologies single-ended. Enfin, une topologie Double-Colpitts-Différentiel a été proposée. Elle a permis d'obtenir théoriquement des performances en bruit de phase, en encombrement au delà de l'état de l'art. Différentes architectures des synthèses de fréquence à 4,6 GHz ont été étudiées. Nous avons réalisé une synthèse de fréquence utilisant un circuit DDS piloté par un FPGA. Pour obtenir de bonnes performances au niveau de la pureté du spectre, différents circuits commerciaux constituant cette synthèse de fréquence ont été caractérisés finement. Finalement, l’architecture proposée a été utilisée au sein d'un dispositif complet de micro-horloge de césium. Nous avons obtenu un signal verrouillé présentant une stabilité de 2.5 10 – 9 à 1seconde. / The objective of this thesis is to study different topologies of low phase noise oscillator as well as a frequency synthesizer at 4.6 GHz for the application of Cs vapor microcell atomic clock. We have studied 7 topologies of low-phase-noise oscillators combined with BAW resonator and 0.25μm SiGe:C BiCMOS Technology from ST Microroelectronics at 2.1 GHz, which present the stat of the art performances. An experimental comparison of these different topologies confirmed the theoretical results. In particular, experimental results showed that the differential topology has better performance in phase noise and is less sensitive to the noise from power supply compared to the single-ended topologies. Finally, a Double-differential-Colpitts topology was proposed, because it was theoretically possible to obtain performance beyond the state of the art in phase noise and in size. Different architectures of frequency synthesizer at 4.6 GHz were studied. We have realized a frequency synthesizer in which a DDS controlled by a FPGA was used. To get good performance in terms of purity of the spectrum, different commercial circuits constituting the frequency synthesis were finely characterized. Finally, the proposed architecture has been used within a completed Cs vapor microcell atomic clock. We got a signal locked with a stability of 2.5 10 – 9 at 1second.

Cette thèse est consacrée à l’étude des ondes progressives de l’équation Gross–Pitaevskii non locale avec des conditions non nulles à l’infini. L’équation de Gross–Pitaevskii est une équation hamiltonienne apparaissant dans divers domaines de la physique tels que l’optique non linéaire, la superfluidité ou la condensation de Bose-Einstein. L’étude des ondes progressives pour l’équation de Gross–Pitaevskii fait l’objet de nombreux travaux depuis les résultats de Jones et Roberts en 1982, principalement dans le cas local. Afin de modéliser des interactions plus réalistes, il est intéressant de considérer l’équation de Gross–Pitaevskii non locale. Avant de traiter la question des ondes progressives, on consacre le premier chapitre à l’étude des conditions non nulles à l’infini d’un point de vue numérique et théorique, dans le cas de l’équation de Schrödinger linéaire. Nous montrons que la solution de l’équation linéaire présente un comportement asymptotique quasi-universel dans ce cas, ce que l’on illustre numériquement. Ensuite, nous montrons que, pour une famille d’interaction non locales, il existe une branche d’ondes progressives non triviales, orbitalement stable, en dimension 1. Notre résultat généralise le cas local et la preuve est basée sur un argument de minimisation sous contraintes, l’étude de la courbe minimisante et le principe de concentration compacité. En outre, on généralise les propriétés de la courbe minimisante en dimension N, dans le cas non local. Enfin, dans le dernier chapitre, nous proposons une méthode de gradient avec projection en dimension 1 et une méthode de pénalisation en dimension 2 afin de calculer numériquement les ondes progressives et la courbe d’énergie pour certains noyaux. Dans ces deux méthodes, l’utilisation de la transformée de Fourier rapide est cruciale afin de traiter l’interaction non locale. / This thesis is devoted to the study of traveling waves of the nonlocal Gross-Pitaevskii equation with nonzero conditions at infinity. The Gross-Pitaevskii equation is a Hamiltonian equation and arises in several areas of quantum physics such as nonlinear optics, superfluidity and Bose-Einstein condensation. There have been extensive studies concerning the traveling waves, particularly in the local case, since the Jones-Roberts programme in 1982. In order to describe more realistic physical interactions, we consider the nonlocal Gross-Pitaevskii equation. The first chapter is devoted to the numerical and theoretical aspects of the nonzero conditions at infinity, in the case of the linear Schrödinger equation. We show that the solution of the linear equation shows a quasi-universal behaviour and we illustrate it with numerical simulations. Then, we provide conditions on the nonlocal interaction such that there exists a branch of nontrivial traveling waves. We also show that this branch is orbitally stable. Our results generalize the local case and rely on a minimisation under constraints approach, the study of the minimizing curve and a concentration-compactness argument. Moreover, we generalize the properties of the minimizing curve in dimension N. Finally, we propose and implement a gradient method in dimension 1 and a penalty method in dimension 2 to numerically compute the traveling waves and the energy curve for nonlocal potentials. In each method, the nonlocal term is treated by the Fast Fourier Transform.

Le sommeil est présent chez pratiquement tous les animaux mais a atteint le plus haut niveau d’organisation chez les mammifères et les oiseaux avec le sommeil à ondes lentes et le sommeil paradoxal. De nombreuses études ont suggéré que le sommeil est généré par le cerveau pour ses propres besoins. L’oscillation lente est une caractéristique électroencéphalographique du sommeil à ondes lentes se traduisant par une alternance entre des états actif et silencieux du réseau thalamocortical. Elle a attiré le focus de plusieurs études étant donné son implication dans la plasticité synaptique et la consolidation de la mémoire. Plusieurs questions restent néanmoins en suspens. Quel est le rôle du thalamus dans l’oscillation lente? Quelles conditions mènent à l’état silencieux? Y a-t-il une variabilité entre espèces dans la synchronisation des ondes lentes? Dans la première étude de cette thèse, nous montrons que le thalamus est crucial à la genèse et à la propagation de l’oscillation lente alors que le cortex a la propriété intrinsèque de la restaurer en absence d’afférence fonctionnelle. Dans la seconde étude, nous nous intéressons aux conditions qui mènent à l’initiation des états silencieux dans le néocortex. Nous avons trouvé que l’inhibition dépendante du chlore est impliquée dans la terminaison des états actifs et que les afférences thalamocorticales jouent un rôle dans la synchronisation des états silencieux. Dans la troisième étude, nous comparons le niveau de synchronisation de l’oscillation lente dans les régions somatosensorielle et associative du néocortex chez le chat et le lapin. Nous rapportons que la synchronisation de l’oscillation lente corrèle avec le niveau de gyrification du cortex cérébral et le niveau hiérarchique dans le traitement de l’information d’une région néocorticale. Nous concluons que l’oscillation lente est une propriété intrinsèque du néocortex qui émerge du dialogue entre le néocortex et le thalamus, de la balance entre l’inhibition et l’excitation dans le réseau néocortical et dont la synchronisation a évolué avec le développement du cortex cérébral. / Sleep is a defining feature of animals that achieved the highest degree of organization in mammals with two distinct types of sleep: the slow wave sleep (SWS) and the rapid eye movements sleep. A large body of evidences suggests that the sleep is generated by the brain to fulfill its own need. Among the electroencephalographic signatures of SWS and anesthesia, the slow oscillation (< 1 Hz), a rhythmic alternation of active and silent states of the thalamocortical network, has attracted a lot of attention owing to its implication in synaptic plasticity and memory consolidation. Several questions remain unanswered on the mechanisms underlying the slow oscillation. For instance, what is the role of the thalamus in the slow oscillation? Which conditions lead to the onset of the silent state? Is there inter-species variability in the synchronization? In the first study of this thesis, we have investigated the respective contribution of the neocortex and the thalamus in the generation of the slow oscillation. We report that the thalamus is crucial to the generation and propagation of the active states of the slow oscillation while the neocortex has the intrinsic ability to recover the slow oscillation in absence of afferents. In the second study, we address the question regarding the conditions that lead to the onset of the silent state in the neocortex. We have found that chloride-mediated inhibition and functional thalamocortical afferents are involved in terminating the active states. In the third study, we compare the synchronization of the slow oscillation in the somatosensory and associative cortices of cats and rabbits. We have found that the synchronization of the slow waves correlates with the level of gyrification of the cerebral cortex and the hierarchical level of information processing of a neocortical region. We conclude that the slow oscillation is an intrinsic property of the neocortex that emerges from the dialogue between the neocortex and thalamus, the balance of inhibition and excitation in the neocortical network and that the synchronization of the slow oscillation evolved with the development of the cerebral cortex.

Nowadays, many environmental and climatic factors such as weathering actions, temperature variation, chemical attacks, abrasion and other degradation processes can cause near surface damage (0.0 m to 0.5 m) to most concrete structures exposed to severe environmental conditions. As such, the spread of such damage and, subsequently, the loss of mechanical properties of materials are very progressive in long term. The main purpose of Multichannel Analysis of Surface Waves (MASW) method is to 1) characterize near surface damage in concrete structures as a nondestructive testing procedure, 2) estimate the thickness of superficial layers and determine shear-wave velocity (V[subscript S]) profiles. The originality of this research is the application of MASW as a non-destructive method for the evaluation of near surface damage in concrete structures. Indeed, major applications of this method are concerning geotechnical applications. Experiments have been conducted on two concrete slabs (0.80 m, 3 m et 3.50 m) at IREQ with different typical simulated near surface pathologies in order to test the accuracy of MASW method. The results demonstrate that the MASW method has a potential to identify the homogeneity of concrete and estimate the thickness of superficial layers in concrete structures.

L’'accélérateur par effet stato en régime sous-détonatif, caractérisés par une vitesse du projectile inférieure à la célérité de la détonation dans le mélange considéré est, à l’'heure actuelle, le mieux connu. La compréhension des phénomènes mis en jeu dans cette technologie est subordonnée à une importante étude expérimentale associée à la mise au point de moyens numériques. C’'est l’'objet du travail présenté dans ce mémoire qui décrit numériquement, à l’'aide d’'un code CFD de combustion turbulente, le processus de combustion qui s’'opère autour du projectile. Les résultats, comparés aux données expérimentales existantes disponibles au Laboratoire de l’'Université de Washington, ont permis de parfaire la fiabilité d’'un code de calcul monodimensionnel en régime sousdétonatif. Les calculs analytiques font intervenir des équations d’'état dont la validité est discutée. La poussée générée par l’'accélérateur est calculée et les valeurs déduites de cette analyse 1D sont en excellent accord avec les expériences. Cette démarche a pour but d’'apporter une contribution en termes de prédiction des performances de poussée d’'un accélérateur à effet stato et de choix du mélange réactif optimal.

Thèse de doctorat : Mathématiques appliquées : Strasbourg 1 : 2007. / Titre provenant de l'écran-titre. Bibliogr. p. 183-189.

La croissance de la demande de systèmes de communication sans fil à fréquences micro-ondes impose l'utilisation de technologies de production en masse. Le secteur industriel des circuits micro-ondes fait face au défi de trouver des méthodes de fabrication qui lui permet d'optimiser la performance des dispositifs, leur fiabilité et les coûts de production. Pendant des années, la fabrication en couche mince s'est imposée comme la technologie qui a dominé les marchés des circuits sans fil micro-ondes. Cependant, dans les années récentes, les progrès obtenus dans les matériaux utilisés pour la fabrication en couche épaisse et les avantages que cette dernière offre à la production en masse a provoqué une résurgence de cette technologie dans la fabrication de circuits de communication sans fil micro-ondes. Dans ce contexte, on a réalisé un mémoire de maîtrise qui vise à appliquer la technologie de fabrication en couche épaisse pour obtenir des lignes microruban à faibles pertes et des composants passifs micro-ondes fonctionnels. Ainsi, on a commencé par développer une méthode de fabrication qui utilise la sérigraphie comme système d'impression. Par la suite on a utilisé des instruments avec technologie de pointe pour caractériser les lignes microruban. Les résultats démontrent clairement que la méthode de fabrication développée permet de réaliser des lignes capables de fonctionner au-delà de 10 GHz tout en ayant des faibles pertes. Grâce à ces résultats, on a été capable d'utiliser la méthode de fabrication développée pour réaliser des composants passifs micro-ondes. Ainsi, on a fabriqué et caractérisé des microcâblages, des inductances et des filtres à lignes couplées. Les résultats obtenus à partir de la caractérisation des dispositifs démontrent que les composants fabriqués sont fonctionnels et qu'ils pourraient être utilisés dans plusieurs applications micro-ondes. Par conséquent, on a réalisé une modélisation préliminaire des microcâblages et des inductances afin de les inclure dans la bibliothèque des composants du logiciel de CAO. Ces modèles proposés permettront de réaliser des simulations des circuits. Les résultats permettent de confirmer que la technologie de fabrication en couche épaisse présente le potentiel nécessaire pour s'établir comme une technologie de choix pour la fabrication de circuits à fréquence micro-ondes.

La conception des structures géotechniques telles que les barrages et les digues ainsi que la fondation des structures civiles est basée principalement sur les paramètres géotechniques obtenus au terrain, par exemple, des essais standards (SPT) et (CPT) de pénétration. Les données obtenues à partir de ces types d’essais (N-SPT, qc-CPT) sont fortement affectées par les caractéristiques des particules du sol (la taille des particules, la forme des grains, et la distribution). Ces essais de pénétration se heurtent généralement à des problèmes de remaniement et s’arrêtent face à la présence de blocs. D’autre part, les essais non destructifs qui permettent la détermination de la vitesse des ondes de cisaillement Vs, ne sont pas affectés par la présence de pierres ou de blocs et continuent à travers les roches. En fait, la vitesse des ondes de cisaillement est aujourd’hui utilisée pour investiguer dans les sols difficiles à échantillonner et peut détecter les caractéristiques des particules car elles influent sur la façon par laquelle l'onde se propage à travers un milieu granulaire. Ce projet vise à mettre en évidence, par des mesures Vs au laboratoire, l'influence des caractéristiques des particules sur les propriétés mécaniques du sol tel que le module oedométrique et le module de cisaillement à faible déformation. L'étude expérimentale a été menée avec la technique P-RAT: anneau transducteur piézoélectrique. Cette technique a été incorporée dans un appareil oedométrique. Deux anneaux piézo-électriques ont été fixés à la base et au sommet de la cellule de l’odomètre et ont le rôle émetteur et récepteur. Dans cette étude, la technique P-RAT est employée pour obtenir la vitesse des ondes de cisaillement de différents matériaux granulaires avec différentes granulométries. La relation entre la vitesse des ondes de cisaillement normalisée, V[indice inférieur s1], avec l’indice des vides illustre les différents facteurs qui ont une incidence sur la propagation des ondes. Enfin, l’étude vise aussi à établir une relation entre les paramètres à très faibles déformations (G[indice inférieur max]) et ceux à grande déformation (E[indice inférieur eod]).

Certaines données satellitaires ne sont pas utilisées à cause des acquisitions bruitées qui ne reflètent pas les distributions des grandeurs géophysiques du sol, telle que l’humidité du sol. La cause primordiale dans les micro-ondes passives vient des interférences radio fréquence (RFI). Ainsi, les températures apparentes mesurées par un satellite comme SMOS par exemple atteignent souvent des valeurs qui conduisent à des échecs d’inversion de l’humidité du sol. L’objectif de notre projet est d’étudier le phénomène des RFI à petite échelle, son impact sur les micro-ondes passives en bande L à partir des mesures au sol réalisées à l’aide de radiomètres. Une fois l’impact caractérisé de manière rigoureuse, une méthode de filtrage adaptatif a été développée pour corriger les effets. Le projet est composé de trois parties principales. La mise en place d’une expérimentation est réalisée afin de faire des mesures au sol à l’aide de deux radiomètres en bande L. Les mesures sont faites dans des conditions variables et plusieurs scénarios ont été considérés. Ensuite, les données sont collectées et analysées. Cette phase a abouti au développement d’un filtre qui permet d’atténuer l’effet des RFI sur les températures de brillance bruitées. Enfin, le filtre proposé dans le projet a été appliqué sur des données aéroportées en bande L prises sur le site Boreal Ecosystem Research and Monitoring Sites (BERMS) en Saskatchewan. L’expérimentation s’est déroulée à la station SIRENE de l’Université de Sherbrooke. Les instruments ont été mis en place et les radiomètres ont été calibrés en premier lieu pour s’assurer de la fiabilité des mesures. L’émetteur a servi comme une source d’interférence pour les radiomètres. Il était placé à des positions différentes vis-à-vis de ces derniers, et émettait à des puissances variables. Les différents scénarios considérés étaient utiles pour étudier l’effet de la position de la source RFI, ainsi que l’effet de la puissance émise par celle-là sur les températures mesurées par les radiomètres. Pour les mesures, nous avons utilisé un radiomètre multi-bandes qui nous a permis d’étudier l’impact de la bande passante sur les RFI. L’analyse et le traitement des données prises ont conduit au développement d’un filtre coupe-bande permettant de corriger les températures bruitées lorsque les caractéristiques du bruit sont connues. Ce filtre a été appliqué sur des données aéroportées bruitées. Le bruit a pu être atténué pour les températures en polarisation V. Les résultats de l’application du filtre sont satisfaisants dans l’ensemble malgré le volume important de données bruitées sur la zone d’étude. En ce qui concerne les données de la polarisation H, elles n’ont pu être corrigées, car elles étaient presque entièrement bruitées. Le mémoire porte sur une expérimentation originale, car les expériences du genre sont très rares dans la littérature. L’étude s’appuie sur deux radiomètres en bande L, ce qui est très particulier, compte tenu de la rareté de ces instruments.

Les systèmes industriels de transport de poudre sont, en général, des systèmes mécaniques bruyants, énergivores, mais surtout coûteux en maintenance. L’objectif de cette thèse consiste à investiguer des solutions alternatives exploitant des vibrations ultrasonores, moins contraignantes pour la structure et ses jonctions. Dans une première partie, une méthode de transport, baptisée « frottement contrôlé », exploite un actionnement piézo-électrique afin de moduler le coefficient de frottement équivalent entre la poudre et son guide de transport en mouvement. La mise en œuvre expérimentale de cette méthode démontre son potentiel et vient également corroborer une proposition de modèle analytique simplifié pour ce mode de transport. Dans une seconde partie, des solutions exploitant uniquement des vibrations ultrasonores sont étudiées. Ces solutions se basent sur la génération et le contrôle d’une onde progressive acoustique dans un élément de type poutre ou tube. Des modèles analytiques et éléments finis de ces différentes solutions de transport sont exploitées afin de mieux appréhender les phénomènes physiques influençant le transport, mais aussi afin d’optimiser le dimensionnement de la structure en minimisant le taux d’onde stationnaire. En se basant sur les considérations et préconisations précédentes, des bancs de tests spécifiques à chacune des solutions envisagées sont développés. Les différentes campagnes d’essais réalisées permettent finalement de mener une analyse comparative de la qualité des solutions de transport de poudre par onde ultrasonique. / Industrial powder transportation systems use conveyor belts or vibratory conveyors which are often noisy mechanical systems, requiring a massive energy consumption and costly maintenance due to their moving parts. The objective of this thesis is to investigate alternative solutions using ultrasonic vibrations, less restrictive for the structure and its junctions. In the first part, a method of transportation, called "friction control," operates a piezoelectric actuator to modulate the equivalent friction coefficient between the powder and the guide in movement. The experimental implementation of this method shows its potential. We propose also a simplified analytical model for this mode of transport. In the second part, only solutions using ultrasonic vibrations are studied. These solutions are based on the generation and control of an acoustic wave into a beam-like member or tube. Analytical and finite element models of the different transport solutions are used to better understand the physical phenomena affecting transport, but also to optimize the design of the structure by minimizing the standing wave ratio. Based on the above considerations, multiple specific tests bench for each of the proposed solutions are developed. Finally, the various tests carried out, allow to conduct a comparative analysis of the quality of the powder transport solutions by ultrasonic wave.