Thesis (PhD)--Stellenbosch University, 2014. / ENGLISH ABSTRACT: Electromagnetic shielding plays a significant role in the protection of electronic equipment. Its application is essential for mitigating radio-frequency interference for the Karoo Array Telescope (MeerKAT) project in the Karoo region of the Northern Cape. In this context, time-domain (TD) methodology for small enclosure shielding effectiveness (SE) is developed using a reverberated environment technique. Interest revolves around measurement time speed-up and an extended SE response which covers the under-moded condition of small enclosures. Recommended IEC standard 61000-4-21 [1] e ciency of 0.75, for log-periodic dipole array (LPDA) antenna, is also validated from a reverberation chamber (RC) characterisation of a printed circuit-board (PCB) LPDA e ciency. A built-in pulse generator and the Square Kilometre Array (SKA) receiver RATTY form the main elements of the TD metrology. For validation purpose, a reference coaxial airline is built. The cable is characterised with computational codes (CST and FEKO) and is also modelled with Vance and Kley's analytical expressions. The results are compared with TD transfer impedance (Zt) measurement within the RC. The study shows that the cable fixture within an RC shapes the cable under-test (CUT) Zt. The airline itself is also introducing an oscillating component within Zt. The resonance is proportional to the CUT length and it is visible within the measurement data and the simulations. It is not, however, taken into account by the theoretical models. The consequence of an incorrect antenna efficiency on RC applications is also addressed using a PCB LPDA antenna efficiency investigation. The unknown LPDA is simulated with CST for the study. The result is compared to an RC measurement validating the IEC 61000-4-21 standard efficiency recommendation of 0.75 [1]. This methodology characterised the unknown antenna parameter from a reference dipole antenna efficiency we investigated with FEKO. Simulated Wheeler-cap techniques permitted the reference antenna validation. We found that an inaccurate LPDA efficiency has little effect at higher frequency if the IEC efficiency is adopted. However, a difference of more than 7 dB can arise at low frequency if the real efficiency differs by more than 0.3 with respect to the IEC value. The study highlights the importance of a correct antenna efficiency for accurate RC applications. The nested-enclosure technique is regarded as the conventional method of investigating small enclosures SE [2]. The technique is in general time-consuming and works for a frequency range higher than three times the enclosure under test (EUT) lowest cut-o value. Our TD metrology covers a frequency band up to 1.4 GHz which coincides with our enclosure under-moded region. The SE characterisation is not well-documented within this particular region. The dissertation contributes to this field using a non-stirred nested-enclosure configuration. In contrast to the conventional use of the nested-enclosure methodology [2], the source is placed here within the EUT and the enclosure is treated as a normal radiator. The SE definition according to the IEEE standard in [2] is followed and the enclosure total transferred-power is computed from the port's reflection coeficient. The approach does not require a stirrer for the EUT. Our measurement shows an SE agreement between the modfied and the appropriate nested-enclosure technique from 390 MHz up to 4 GHz. The investigation is faster, but in addition the TD spectrum gives a more detailed SE response than the FD approach. / AFRIKAANSE OPSOMMING: Elektromagnetiese skerming speel n belangrike rol in die beskerming van elektroniese komponente. Die toepassing daarvan is noodsaaklik vir die versagting van radiofrekwensie steurings in die Karoo Array Telescope (MeerKAT) projek wat tans ontwikkel word in die Karoo omgewing van die Noord-Kaap. In hierdie konteks is daar op n tydsgebied metode vir klein-omhulsel beskermingse ektiwiteit (BE) gefokus, deur gebruik te maak van n weerkatingsomgewing tegniek. Die belangstelling handel om metingstye te verkort en n uitgebreide BE reaksie wat die lae-modus toestand van klein omhulsels dek. Aanbeveelde International Electrotechnical Commission (IEC) standaard 61000-4-21 [2] e ektiwiteit van 0.75, vir log-periodiese dipool-skikking (LPDA) antennas, is ook bekragtig deur n weerkaatsingskamer karakterisering van n gedrukte-stroombaanbord (PCB) LPDS antenna e ektiwiteit. n Ingeboude impulsgenerator en die Square kilometre Array (SKA) ontvanger, RATTY, vorm deel van die hoof elemente van die tydsgebiedmetings. Vir bekragtigings doeleindes is n koaksiale lugtransmissielyn gebou. Hierdie kabel is gekarakteriseer deur numeriese sagteware (CST en FEKO) en is ook gemoduleer met behulp van Vance en Kley se analitiese uitdrukkings. Die resultate is vergelyk met tydsgebied-oordragsimpedansie (Zt) metings, wat in die weerkaatsingskamer gedoen is. Die studie wys dat kabel posisie binne in die weerkaatsingskamer die Zt van die kabel-onder-toets vervorm. Die lugstreep voeg ook n ossillerende component by tot die gemete Zt. Die resonansie is eweredig aan die lengte van die kabel en is duidelik sigbaar binne die meting- en simulasiedata. Dit is egter nie in-berekening gebring in die analitiese modelle nie. Die gevolge van n verkeerde antenna e ektiwiteit in die weerkaatsingskamer toepassing is ook aangespreek deur ondersoek na die e ektiwiteit van n PCB LPDA. Die onbekende LPDA is gesimuleer met CST vir hierdie studie. Die resultate is vergelyk met n weerkaatsingskamer meting, wat die IEC 61000-4-21 standaard e ektiwiteit van 0.75 [1] bekragtig. Die metode karakteriseer die onbekende antenna veranderlike deur n verwysings dipool antenna e ektiwiteit wat ge-ondersoek is in FEKO. Gesimuleerde Wheeler-cap tegnieke het die veri kasie van die verwysings antenna resultate toegelaat. Daar is gevind dat n onakkurate LPDA e ektiwiteit n klein e ek op die ho er frekwensies het, as die IEC e ektiwiteit aangeneem is. Daar kan egter n verskil van 7dB voorkom by laer frekwensies, as die werklike e ektiwiteit met meer as 0.3 van die IEC waarde verskil. Hierdie studie lig die belangrikheid van n korrekte antenna e ektiwiteit uit vir akkurate weerkaatsingskamer toepassings. Die geneste-omhulsel tegniek word beskou as die konvensionele metode vir die bestudering van beskermingse ektiwiteit vir klein omhulsels. Die tegniek is gewoontlik tyd-rowend en werk net vir frekwensies wat drie maal ho er is as die af-sny waarde van die omhulselonder- toets. Ons tydgebiedmeting dek net n frekwensieband tot 1.4GHz, wat ooreenstem met ons omhulsel lae-modus gebied. Die beskermingse ektiwiteit karakterisering, in hierdie spesi eke veld, is nie goed gedokumenteer nie. Hierdie verhandeling dra by tot hierdie veld deur gebruik te maak van n onversteurde geneste-omhulsel kon gurasie. In teenstelling met die konvensionele gebruik van die geneste-omhulsel metode, is die bron geplaas binne die omhulsel-onder-toets en word dit gebruik as n gewone uitstraler. Die de nisie van beskermingse ektiwiteit volgens die IEEE standaard in [2], is gevolg en die totale oordragskrag van die omhulsel is bereken deur gebruik te maak van n poort se re eksie ko e si ent. Die benadering benodig nie n steurder vir die omhulsel-onder-toets nie. Ons metings se beskermingse ektiwiteit het ooreengestem met die veranderde - en die geskikte geneste-omhulsel tegniek, van 390MHz tot 4GHz in die spektrum. Hierdie ondersoek is vinniger en lewer n meer gedetailleerde beskermingse ektiwiteit reaksie as die frekwensiegebied benadering.

Thesis (MScEng)--Stellenbosch University, 2011. / ENGLISH ABSTRACT: Through the Karoo Array Telescope, and its extension MeerKAT, South Africa is demonstrating its capabilities to host the most powerful radio telescope ever, the Square Kilometre Array (SKA). This new interferometer is intended to assist radio astronomers in unlocking the mysteries concealed in the far regions of the universe. A thorough investigation of Radio Frequency Interference (RFI) sources at each stage of the design becomes relevant for the success of the project. The electromagnetic coupling through coaxial cables is the main focus of this thesis since 90% of the Electromagnetic Compatibility (EMC) problems come from inadequate system layout and grounding, where cabling plays the major role. Interest revolves around better noise immunity, low radiation and cost. Transfer impedance (ZT ) and shielding e ectiveness (SE) are used as the cable selection criteria. Several measurements of coaxial cables identi ed on KAT-7 have been performed for ZT characterisation from 300 kHz up to 1.3 GHz. A current injection method is used to identify the ZT for the low frequency region. We derived the high frequency part of ZT , with a reverberation chamber technique (RC) measuring shielding e ectiveness. At rst, we calibrated the RC according to the relevant IEC 61000-4-21 standard and evaluated the result with an Open Area Test Site (OATS) E- eld estimation. The accuracy of the E- eld within the chamber is also addressed, based on statistical analysis of the chamber's independent samples. The OATS E- eld equivalent determination showed a good correlation with the OATS E- eld data of a standard radiator. A coaxial air-line ZT veri ed the theoretical ZT model within 7 dB and showed the expected 20 dB/decade slope variation. Furthermore, the braiding porpoising e ect has been noticed with some cable samples. Here, a variation less than 20 dB/decade occurs at lower frequency. Then, the slope changes to 20 dB/decade at high frequency. This study illustrates a practical comparison of cable performance and constitutes a rst approach to RFI mitigation of the MeerKAT cabling system. / AFRIKAANSE OPSOMMING: Deur middel van die Karoo Reeks Teleskoop, asook sy uitbreiding MeerKAT, demonstreer Suid-Afrika sy vermo om die mees kragtige radioteleskoop ooit, die Vierkante Kilometer Reeks (SKA), te vestig. Hierdie nuwe interferometer is bedoel om radiosterrekundiges te help in die ontsluiting van die geheimenisse wat versteek is in die verre reike van die heelal. 'n Deeglike ondersoek van Radio Frekwensie Steurings (RFS) bronne by elke stadium van die ontwerp is belangrik vir die sukses van die projek. Die elektromagnetiese koppeling deur koaksiale kabels is die hoo okus van hierdie tesis, aangesien 90% van die elektromagnetiese versoenbaarheid (EMV) probleme ontstaan as gevolg van onvoldoende stelsel-uitleg en beaarding, waar kabels die hoofrol speel. Beter ruis-immuniteit, lae straling en koste vorm die areas van belang. Oordragimpedansie (ZT ) en afskermingsdoeltre endheid (SE) word gebruik as die kabelkeuringskriteria. Verskeie metings van koaksiale kabels wat op KAT-7 gedenti seer is, is uitgevoer vir ZT karakterisering van 300 kHz tot 1,3 GHz. 'n Stroom-induseringsmetode is gebruik om die ZT vir die lae-frekwensiebereik te identi seer. Ons het die ho-frekwensie deel van ZT afgelei met 'n weerkaatsingskamer tegniek (RC) wat afskermingsdoeltre endheid meet. Eerstens het ons die RC gekalibreer volgens die relevante IEC 61000-4-21 standaard en die resultaat met 'n Ope Area Toetsterrein (OAT) E-veld benadering gevalueer. Die akkuraatheid van die E-veld in die kamer is ook aangespreek, gebaseer op 'n statistiese analise van die kamer se onafhanklike monsters. Die OAT E-veld ekwivalente benadering het goed met die OAT E-veld data van 'n standaard uistraler gekorreleer. 'n Koaksiale lugmedium-transmissielyn ZT bevestig die teoretiese ZT model binne 7 dB en het ook die verwagte 20 dB/dekade variasie in helling getoon. Verder is die golwende e ek oor die kabelomvlegting opgemerk met sekere kabels. Hier is 'n variasie van minder as 20 dB/dekade gevind by die laer frekwensie. Dan verander die helling na 20 dB/dekade teen ho frekwensie. Hierdie studie toon 'n praktiese vergelyking van die verrigting van die kabel en 'n eerste benadering tot RFS tempering van die MeerKAT kabelstelsel.

Bien que souvent présentés comme des configurations atypiques, la classe des milieux diffusifs représente une grande partie des milieux dans lesquels se propagent des ondes aussi bien électromagnétiques qu'acoustiques. Les grandes cavités étant capables de bien approcher ces mêmes caractéristiques, elles sont largement utilisées dans un contexte métrologique, afin d'émuler un grand nombre de configurations pratiques et d'évaluer certaines propriétés de dispositifs électroniques, acoustiques et optiques. Nous nous intéressons à la modélisation statistique de la propagation d'ondes dans les grandes cavités. La pratique courante de modéliser les champs dans une cavité comme diffus est d'abord analysée, afin de montrer comment cette hypothèse n'est pas réaliste en basse fréquence, et les conséquences qui en découlent. L'importance du recouvrement modal et sa nature aléatoire sont discutées, montrant comment l'hypothèse diffusive ne peut pas être décrite comme une propriété certaine. Dans un deuxième temps nous étudions les applications du retournement temporel aux grandes cavités, ce qui nous amène à l'introduction d'une technique généralisée capable de reproduire des fronts d'ondes cohérents dans un environnement diffusif, typiquement regardé comme uniquement capable de supporter une propagation aléatoire.

Звукоизоляция материалов является ключевым вопросом в оценке конкурентоспособности на строительном рынке. Поэтому, для удовлетворения новым и перспективным нормам по шуму необходимы прорывные решения, основанные на глубоких научных исследованиях, создание работоспособных методов и методик оценки звукоизоляции строительных материалов и повышения коэффициента звукопоглощения. Для реализации этих целей требуются научно-исследовательские лаборатории, имеющие достаточную материально-техническую базу, удовлетворяющие требованиям стандартов. Главной целью диссертации является создание акустической реверберационной камеры для испытаний строительных изделий и конструкций на звукоизоляцию. Также диссертация посвящена проведению первичной аттестации камеры. / Soundproof materials is a key issue in assessing competitiveness in the construction market. Therefore, to meet new and promising noise norms, breakthrough solutions based on in-depth scientific research, the creation of efficient methods and techniques for assessing the sound insulation of building materials and increasing the sound absorption coefficient are necessary. To achieve these goals, research laboratories that have sufficient material and technical facilities that meet the requirements of standards are required. The main goal of the dissertation is to create an acoustic reverberation chamber for testing construction products and structures for soundproofing. Also the Thesis is devoted to the primary certification of the camera.

La thèse porte sur la génération de fronts d’ondes de test en milieu réverbérant pour la mesure d’antennes Ultra Large Bande. L’objectif est de générer des fronts d’ondes déterministes convergents, respectant les standards de mesure d'antennes, dans un milieu diffusif caractérisé par une décohérence spatiale, temporelle et fréquentielle. Les performances intéressantes, visées pour l’application, sont la génération temps réel, l’utilisation d’un nombre limité de sources et l’obtention d’un rendement de conversion d’énergie élevé. Tout d’abord, nous présentons des concepts de mesure d’antennes et montrons, les limites des méthodes actuelles pour la réalisation de caractérisations rapides permettant un niveau de rapport signal à bruit satisfaisant et n'utilisant pas de sources multiples. Puis, nous introduisons notre moyen d’essai, le système Time reversal Electromagnetic Chamber (TREC), constitué notamment d’une chambre réverbérante, dans laquelle un principe non standard de retournement temporel est utilisé pour générer des fronts d’ondes cohérents et convergents d’espace libre. Nous cherchons alors à étendre les capacités de la TREC à la génération des fronts d’ondes de test convergents et localement plans. Dans une phase d'étude préalable, nous développons deux approches pour synthétiser la propagation en espace libre des fronts d’ondes de mesure. Les techniques utilisées reposent sur l’utilisation de l’opérateur Slepian, permettant la résolution des contraintes imposées par les propriétés spécifiques des distributions de champ. La solution optimale de caractérisation a permis de générer des fronts d'ondes comportant une résolution angulaire. La synthèse des fronts d'ondes de test est utilisée dans des simulations électromagnétiques de TREC 2D et 3D. Les résultats ont validé la faisabilité de la génération de fronts d’ondes convergents, localement plans et résolus angulairement. / This contribution corresponds to the generation of test wavefronts in reverberation chamber for antenna Ultra Wide Band characterization. We were interested in generating deterministic convergent wavefronts, fulfilling the antenna measurement standard, in a diffusive medium characterized by a spatial, temporal and frequency decoherence. The interesting performances referred to the application, are the real-time synthesis, the use of a limited number of sources and the high energy conversion efficiency. First we present the concepts of antenna measurement and the limitations of current methods for achieving quick characterization with a sufficient signal to noise ratio without multiple sources. Then, we introduce our system, the Time Reversal Electromagnetic Chamber (TREC), which is mainly constituted by a reverberation chamber, in which a non-standard time reversal principle is used for coherent convergent free space wavefronts generation. Then we try to extend the TREC capacities to the generation of free space convergent and locally plan wavefronts. In a preliminary study, we develop two approaches to synthesize the free space propagation of the wavefronts. The used techniques are based on the utilization of the operator Slepian, allowing the resolution of the constraints determined by the specific properties of the field distribution. The optimal solution allowed generating wavefronts characterized by angular resolution. Test wavefronts synthesis is used in 2D and 3D TREC electromagnetic simulations. Results validated the feasibility of the generation of locally plan convergent wavefronts with angular resolution.

Dans le cadre de nos travaux de recherche, nous sommes parvenus à introduire une utilisation déterministe des chambres réverbérantes, en proposant un nouveau paradigme de la technique du retournement temporel. Nous sommes capable de réaliser le même type de tests d'immunité rayonnée que dans une chambre anéchoïque, tout en profitant des avantages liés aux propriétés physiques des milieux fortement réverbérants comme la génération de champs de fortes intensités à partir de niveaux de puissances injectées relativement faibles.En effet, les études menées dans cette thèse ont démontré la faisabilité d'un moyen de test d'immunité rayonnée novateur, permettant la génération de fronts d'onde cohérents dans une cavité résonante et dont la direction de propagation et la polarisation sont contrôlées sans aucun déplacement mécanique des sources génératrice du champ ou de l'équipement sous test. Un autre avantage majeur de ce nouveau système, baptisé chambre électromagnétique à retournement temporel (TREC), réside dans le fait de pouvoir générer dans une chambre réverbérante, des champs impulsionnels dont l'extension temporelle est de courte durée alors que cette capacité n'était pas envisageable avant ces travaux.Pour cela, la TREC repose sur la connaissance du champ sur une surface de mesure arbitraire, située entre les sources et l'objet sous test, dans la direction de propagation du front d'onde souhaitée. Cette phase de caractérisation peut être réalisée à l'aide d'une mesure de la fonction de transfert entre le port des antennes sources et une sonde de champ déplacée sur la surface de mesure.Le principe de notre système se base sur l'association de la technique du retournement temporel et du principe d'équivalence. Le retournement temporel permet d'assurer une fenêtre temporelle, dans laquelle les conditions de propagation du champ dans la chambre réverbérante sont identiques à celles en espace libre, et permet d'obtenir une propagation d'un front d'onde convergent vers une source ponctuelle qui aurait initialement créé un front d'onde divergent. Le principe d'équivalence permet de passer d'une source ponctuelle à une source de rayonnement étendue, permettant de créer une distribution spatiale du champ arbitraire et de contrôler ainsi sa direction de propagation et sa polarisation.Ce nouveau système à été validé, dans un premier temps, à l'aide d'un ensemble de simulations numériques exploratoires pour déterminer les paramètres influents sur ses performances. Puis il a été étudié à partir de mesures réalisées dans la chambre réverbérante du Département de Recherche en Électromagnétisme, à Supélec, démontrant ainsi de façon expérimentale la faisabilité et l'intérêt du développement de ce moyen de test, complémentaire à l'utilisation actuelle des chambres réverbérantes à brassage de modes pour la génération de front d'onde cohérents pulsés. / In the framework of our research work, we present an innovative system which allows to control the spatio-temporal distribution of a coherent field in an strongly reflecting environment. This system called " Time reversal electromagnetic chamber" (TREC), makes possible the generation of high intensity pulsed wavefront, in a reverberating chamber, and whose direction of propagation and polarisation are modifieable in real time without any mechanical mouvement of neither the sources generating the field, here radio antennas, nor the equipment under test.For this, the TREC is based on knowledge of the field on an arbitrary surface of measurement, located between the sources and the object under test, in the direction of propagation of the wavefront desired. This phase of characterization may be performed with the help of a measurement of the transfer functions between the port of the antennas and a field probe moved on the arbitrary surface of measurement.The principle of the TREC is based on the association of the technique of time reversal and of the principle of equivalence. Time reversal allows to ensure a temporal window in which the conditions of propagation of the field in the reverberation chamber are identical to those in free space and which allows to obtain a propagation of a wavefront converging towards a punctual source which would initially have created a diverging wavefront. The equivalence principle allows to go from a punctual source to a an extended source of radiation, thus allowing to create an arbitrary spatial distribution of the field and thereby to control its direction of propagation.This new system was validated with the help, at first, of a set of numerical exploratory simulations in order to determine the influential parameters on its performance and then studied from measurements carried out in the reverberation chamber of the ``Département de recherche en électromagnétisme'', at Supélec, thus demonstrating experimentally the feasibility and the interest of the development of this testing facility for the generation of pulsed coherent wavefronts, complementary to the current use mode-stirred reverberation chambers.

Ce travail porte sur l'optimisation de la géométrie de chambre réverbérante en s'inspirant du concept de cavité chaotique. Les chambres réverbérantes (RC) sont de plus en plus utilisées comme moyen de test de compatibilité électromagnétique. Elles sont utilisées au-delà d'une fréquence minimale à parti de laquelle les champs sont, dans le volume central de la cavité, statistiquement homogènes et isotropes ; l'obtention de ces propriétés statistiques nécessite l'utilisation d'un mécanisme de brassage, pouvant être mécanique ou électronique. Or, dans les cavités chaotiques, la plupart des modes sont associés à des champs statistiquement homogènes et isotropes, et ceci sans avoir recours à aucun brassage. C'est pourquoi un rapprochement entre chambres réverbérantes et cavités chaotiques a été fait dans ce travail.En premier lieu, nous nous intéressons à des cavités chaotiques 2D obtenues par des modifications successives d'une cavité rectangulaire. Les mesures effectuées dans ces cavités à l'aide d'une théorie perturbative, validées par des résultats de simulation, montrent qu'un champ électrique homogène est obtenu. Les principes retenus pour modifier la géométrie de la cavité rectangulaire seront repris dans les cavités 3D.Les propriétés de trois cavités 3D obtenues en modifiant une cavité parallélépipédique sont étudiées et comparées à celles d'une chambre réverbérante classique munie d'un brasseur de modes. Les modes propres et fréquences de résonance sont déterminés pour ces quatre cavités à l'aide du logiciel HFSS d'Ansoft, tout d'abord en considérant des cavités de géométrie figée, puis en y incluant un brassage mécanique.L'étude de l'homogénéité et de l'isotropie des modes propres montre clairement que les meilleures performances sont obtenues pour une des cavités chaotiques proposées, et ceci quels que soient les critères utilisés.Par ailleurs, il est montré que, dans la chambre réverbérante classique, un grand nombre de modes présente une forte localisation spatiale de l'énergie électrique, alors que ce phénomène ne se produit pas dans la cavité chaotique retenue. Ce phénomène, non détectable par les mesures classiquement effectuées en chambre réverbérante, est dommageable à l'obtention des propriétés d'homogénéité et d'isotropie requises dans le volume de travail.Enfin, l'étude de la distribution des écarts entre fréquences de résonance montre, comme prédit par la Théorie des Matrices Aléatoire, une concordance entre le suivi de la loi asymptotique prévue dans une cavité chaotique et les propriétés d'homogénéité et d'isotropie des champs. Ceci ouvre la voie vers l'utilisation de critères de caractérisation basés sur les fréquences de résonance et non plus uniquement sur les distributions des champs / This work deals with the optimization of the geometry of a reverberation chamber, drawing inspiration from the concept of chaotic cavity. Reverberation chambers, widely used for electromagnetic compatibility tests, are used above a minimal frequency from which the fields are statistically isotropic and uniform; however to respect these properties, a mode stirring process is necessary, that can be mechanical or electronic. As, in chaotic cavities, most modes are isotropic and uniform without the help of any stirring process, we take advantage of the knowledge gained from the studies of chaotic cavities to optimize reverberation chamber behavior.We firstly consider 2D chaotic cavities obtained by modifying a rectangular cavity. Measurements besed on a perturbative approch, and validated by simulations, show uniformly distributed electric fields. Similar geometrical modifications are then proposed in 3D.Three 3D different geometries of cavities obtained from a 3D rectangular cavity are then studied, and their properties are compared with those of a classical reverberation chamber equipped witdh a mode stirrer. Eigenmodes and resonant frequencies are determined numerically using Ansoft HFSS software, first by considering fixed cavity geometries, then by moving the stirrer.Electric field uniformity and isotropy are studied using several criteria; all of them clearly show that the best performances are attained within one of the proposed chaotic cavities.Moreover, a strong energy localization effect appears for numerous modes in the classical reverberation chamber, whereas it is not observed in the proposed 3D chaotic cavity. This effect, never reported in reverberation chamber studies, affects the field uniformity and isotropy within the working volume.The cavities properties are also compared width respect to their eigenfrequency spacing distributions. As predicted by the Random matrix Theory, the best agrement width the asymptotic law associated to chaotic cavities corresponds to the best field properties in terms of uniformity and isotropy. It leads to the proposal of reverberation chamber characterization criteria based on resonant frequencies instead of field distributions

There is an increasing interest in the deployment of wireless communication systems in vehicles. The motivation for this work is to provide a fundamental characterisation of the in-vehicle Electromagnetic (EM) wave propagation environment, and to demonstrate how this can be used to aid the deployment of wireless communication systems in vehicles. The fundamental characterisation of the in-vehicle EM wave propagation environment presented in this dissertation yields a number of useful outcomes. The instantaneous impulse response of the in-vehicle channel is characterised, which is presented in the form of a statistical model for arriving rays. Noticing that it is impractical to undertake a full statistical characterisation of the time-varying impulse response, the time variation of the in-vehicle channel is instead characterised as a Doppler spread. This approach provides parameters which are sufficient to perform an information theoretic analysis to lower bound the capacity of the in-vehicle channel. For typical operating conditions, it is found that the channel capacity is approximately equal to that of the same channel with perfect channel state information available at the receiver. Having established the fundamental EM wave propagation characteristics for a single in-vehicle wireless channel, the EM properties of the cavity itself are characterised. This is achieved through a thorough investigation into the analogy between vehicle cavities and reverberation chambers, specifically considering the quality factor (and hence time constant), EM isolation, and electric field uniformity of typical vehicle cavities. This approach yields the important insight that the root mean square delay spread is approximately the same for all wireless links in a typical vehicle cavity. Also, that the angular spread of energy received at any given location (away from the cavity boundaries) is approximately uniform, and that over short distances the coherence distance is well defined, and hence Multiple Input Multiple Output antenna arrays should work well in vehicles. To what extent a typical wireless system can exploit this characterisation depends on how well the parameters can be estimated by a typical wireless communication system. This is also addressed, specifically investigating the estimation of the cavity time constant, and channel time variation. It is found that both of these can be estimated well using a typical wireless sensor network system.