Contribution à la méthode FDTD pour l’étude d’antennes et de la diffraction d’objets enfouis - TEL - Thèses en ligne Accéder directement au contenu
Thèse Année : 2000

Finite-Difference Time-Domain for antennas modeling and buried object scattering

Contribution à la méthode FDTD pour l’étude d’antennes et de la diffraction d’objets enfouis

Christophe Guiffaut

Résumé

This thesis is a contribution to the FDTD method, which solves the Maxwell’s equation in the time domain. Two research topics are motivated our study: the first is the evaluation of 3D and printed antenna. The second is the near field diff raction problem of buried target. After a presentation of the FDTD basis, different techniques are analysed to integrate the computation of the antenna parameters, the dispersive media, the plane wave injector and the PML absorbing boundary condition generalised to lossy and dispersive media. Each technique is first described before being enhanced. For antennas, several forms of time excitation are considered, the feeding and the evaluation of parameters are described. For dispersive media, two recent techniques are tested and a general formulation is proposed to treat Debye and Lorentz models simultaneously. For the generalised PML, we propose an original algorithm, which is very simple to implement because the field components remain unsplit all over the space domains including the PML regions. Then, the originalities of the parallel solver and the graphical mesh are presented. In particular, a massively parallelism computation strategy for FDTD is proposed and its performances are shown. The application results start with the 3D and printed antennas. Notably, a new formulation for the correcting coupling matrix in printed and wire dipole arrays is established and validated by the FDTD method. Finally, a study on the near field diffraction from the buried mines are exposed. Some conclusions on this subject are given as well as some propositions on how to pursuit the researches in this domain.
Les travaux de cette thèse ont été consacrés à la méthode FDTD qui résout les équations de Maxwell dans le domaine temporel. Les développements sur la méthode FDTD ont été motivés par deux axes de recherche : la modélisation des antennes imprimées et 3D, l’étude de la diffraction en champ proche de cibles enfouies. Après une synthèse des bases de la méthode FDTD, nous nous attardons successivement sur la caractérisation numérique des antennes, les milieux dispersifs, l’injecteur d’onde plane et les conditions absorbantes de type PML généralisées aux milieux à pertes ou dispersifs. Chacun de ces aspects a fait l’objet d’une synthèse et des améliorations ont été apportées pour certains d’entre eux. Ainsi, pour la caractérisation des antennes, nous traitons la spécificité de plusieurs formes d’excitation, l’alimentation et le calcul des paramètres des antennes. Pour les milieux dispersifs, deux techniques récentes sont généralisées à partir d’un modèle de milieu dispersif intégrant les modèles de Debye et de Lorentz. L’injecteur d’onde plane proposé minimise les champs résiduels parasites grâce à l’élimination du conflit de dispersion numérique. L’algorithme des PML généralisées est original et simple à implanter, grâce à la non subdivision des composantes du champ électromagnétique. Ensuite, les spécificités du simulateur parallélisé et du mailleur sont présentées. A cette occasion, le parallélisme massif de données est décrit et ses performances démontrées. Les applications du simulateur portent dans un premier temps sur diverses antennes imprimées et 3D. Notamment, une nouvelle formulation de correction de la matrice de couplage, pour des réseaux de dipôles filaires et imprimés, a été établie et validée par la méthode FDTD. Enfin, Une étude sur la signature en champ proche de mines enterrées est exposée. Des conclusions sur celle-ci sont données ainsi que des propositions sur les recherches à poursuivre.
Fichier principal
Vignette du fichier
thèse_guiffaut.pdf (6.45 Mo) Télécharger le fichier
Origine : Fichiers produits par l'(les) auteur(s)

Dates et versions

tel-03027474 , version 1 (27-11-2020)

Identifiants

  • HAL Id : tel-03027474 , version 1

Citer

Christophe Guiffaut. Contribution à la méthode FDTD pour l’étude d’antennes et de la diffraction d’objets enfouis. Electromagnétisme. Université de Rennes 1, école doctorale Matisse, 2000. Français. ⟨NNT : ⟩. ⟨tel-03027474⟩
93 Consultations
93 Téléchargements

Partager

Gmail Facebook X LinkedIn More