Diffraction Électromagnétique Par Des Réseaux Et Des Surfaces Rugueuses Aléatoires PDF Download
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Author: Cihui Pan
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Languages : en
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Book Description
We study the electromagnetic diffraction by gratings and random rough surfaces. The C-method is an exact method developed for this aim. It is based on Maxwell's equations under covariant form written in a nonorthogonal coordinate system. The C-method leads to an eigenvalue problem, the solution of which gives the diffracted field.We focus on the numerical aspect of the C-method, trying to develop an efficient application of this exact method. For gratings, we have developed a new version of C-method which leads to a differential system with initial conditions. This new version of C-method can be used to study multilayer gratings with homogeneous medium.We implemented high performance algorithms to the original versions of C-method. Especially, we have developed a specifically designed parallel QR algorithm for the C- method and spectral projection method to solve the eigenvalue problem more efficiently. Experiments have shown that the computation time can be reduced significantly.
Author: Cihui Pan
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Languages : en
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Book Description
We study the electromagnetic diffraction by gratings and random rough surfaces. The C-method is an exact method developed for this aim. It is based on Maxwell's equations under covariant form written in a nonorthogonal coordinate system. The C-method leads to an eigenvalue problem, the solution of which gives the diffracted field.We focus on the numerical aspect of the C-method, trying to develop an efficient application of this exact method. For gratings, we have developed a new version of C-method which leads to a differential system with initial conditions. This new version of C-method can be used to study multilayer gratings with homogeneous medium.We implemented high performance algorithms to the original versions of C-method. Especially, we have developed a specifically designed parallel QR algorithm for the C- method and spectral projection method to solve the eigenvalue problem more efficiently. Experiments have shown that the computation time can be reduced significantly.
Author: Céline Baudier
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Languages : fr
Pages : 186
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Book Description
Dans le cadre de la télédétection hyperfréquence, nous cherchons à modéliser l'interaction d'ondes électromagnétiques avec des surfaces rugueuses, soit le phénomène de diffraction. La surface est aléatoire afin de modéliser une surface naturelle telle qu'une parcelle agricole. Nous présentons deux méthodes de calcul de diffraction. La première est une méthode approchée de Rayleigh dont nous cernons le domaine d'application à l'aide de tests de convergence et de critères physiques. La seconde, appelée méthode C, est un formalisme exact basé sur l'écriture des équations de Maxwell dans un système de coordonnées curvilignes lié à la surface. Nous la validons en la confrontant à d'autres méthodes. Nous soulignons dans le même temps l'effet de la rugosité de la surface sur les diagrammes de diffraction, comme le phénomène de rétrodiffusion exaltée. De plus, des comparaisons concluantes sont effectuées avec des mesures expérimentales dans le domaine des fréquences optiques et radar.
Author: Brahim Guizal
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Languages : fr
Pages : 93
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Book Description
NOUS TRAITONS LE PROBLEME DE LA DIFFRACTION D'UNE ONDE ELECTROMAGNETIQUE PAR UNE SURFACE RUGUEUSE, PERIODIQUE OU APERIODIQUE, EN UTILISANT UN SYSTEME COORDONNEES NON ORTHOGONALES. AVEC CE FORMALISME L'ECRITURE DES CONDITIONS AUX LIMITES SE TROUVE GRANDEMENT FACILITEE PAR LE CHOIX D'UN SYSTEME DE COORDONNEES TEL QUE L'UNE DES SURFACES DE COORDONNEES COINCIDE AVEC LA SURFACE DIFFRACTANTE. APPLIQUEE AUX RESEAUX DE DIFFRACTION, ET CONNUE SOUS LE NOM DE : METHODE C, CETTE APPROCHE EST TRES EFFICACE POUR DES RESEAUX A PROFILS LISSES. CEPENDANT ELLE SOUFFRE D'UNE LIMITATION IMPORTANTE : ELLE NE PERMET PAS DE TRAITER LES RESEAUX A PROFILS TRES PENTUS. LE TRAVAIL PRESENTE ICI ETEND LE DOMAINE DE VALIDITE DE LA METHODE DE FACON A CE QU'ELLE PUISSE TRAITER DE NOUVELLES VARIETES DE PROFILS ET PRENDRE EN COMPTE D'AUTRES FORMES D'EXCITATIONS TEL QU'UN FAISCEAU GAUSSIEN ECLAIRANT UNE SURFACE D'EXTENSION FINIE PAR EXEMPLE. DES APPLICATIONS NUMERIQUES SONT PROPOSEES DANS LE CAS DE RESEAUX ECHELETTE UTILISES EN SPECTROSCOPIE ET AYANT UN TRES FAIBLE ANGLE DE BLASE.
Author: Kofi Sényo Edee
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Languages : fr
Pages : 131
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Nous présentons un modèle théorique et numérique pour simuler la diffraction d'ondes électromagnétiques par des surfaces rugueuses monodimensionnelles et non périodiques. La méthode d'étude consiste à écrire et à résoudre les équations de Maxwell en coordonnées de translation afin de faciliter l'écriture des conditions aux limites. Dans un premier chapitre, la méthode est appliquée à l'étude théorique de la diffraction d'une onde plane par un plan localement déformé diélectrique ou conducteur. Les équations de Maxwell, écrite dans le système de coordonnées de translation sont résolues dans l'espace de Fourier par une méthode des moments avec comme fonctions de base des sinus cardinaux et des distributions de Dirac pour fonction test. On obtient une équation aux valeurs propres et les solutions propres servent à la représentation du champ. Dans le second chapitre, une étude numérique est développée, afin de cerner les limites de la méthode. Premièrement, une étude numérique de la stabilité et de la convergence de la méthode en fonction des différents paramètres est effectuée. Deuxièmement, une réflexion sur la représentation du champ lointain et proche conduit à coupler le modèle avec le théorème d'extinction. Le phénomème de faible couplage en champs lointain est abordé à la fin de ce chapitre, dans le but d'étendre le modèle à des surfaces de grande étendue spatiale. Le troisième et dernier chapitre présente une extension du modèle au cas de l'incidence conique et d'un faisceau d'ondes planes. Les applications numériques sont effecutuées sur des surfaces rugueuses aléatoires suivant une statistique Gaussienne
Author: Jean-Pierre Rossi
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Languages : fr
Pages : 113
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DETERMINATION RAPIDE ET PRECISE DE LA TOPOGRAPHIE MICROSCOPIQUE DES SURFACES USINEES (LARGEUR MOYENNE DES RUGOSITES DE L'ORDRE DU MICROMETRE). LE SPECKLE PRODUIT PAR L'ECLAIREMENT D'UNE SURFACE PAR UN FAISCEAU LASER CONTIENT L'INFORMATION. ON PRESENTE 2 THEORIES DE LA DIFFRACTION PAR DES SURFACES MICRORUGUEUSES BIDIMENSIONNELLES
Author: Karim Aït Braham
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Languages : fr
Pages : 366
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Dans le cadre de la télédétection hyperfréquence active, un des objectifs est l'analyse de l'écho radar recueilli après son interaction avec la surface de la terre, afin de remonter aux paramètres physiques et géométriques de la scène observée. Pour mieux appréhender ce problème inverse, une bonne connaissance du problème direct reste indispensable. Ce mémoire traite de l’étude de la diffraction d’une onde électromagnétique par une surface rugueuse aléatoire, séparant deux milieux homogènes. Une méthode exacte (méthode C), donnant les intensités cohérentes et incohérentes d’une surface rugueuse 1D ou 2D aléatoire, éclairée par une onde plane, a été développée. Cette méthode est basée sur la résolution des équations de Maxwell dans un système de coordonnées non orthogonales, lié à la surface. Les surfaces considérées sont des réalisations d’un processus spatial aléatoire gaussien et isotrope. La génération des profils diffractant est assurée par filtrage linéaire. Les paramètres statistiques des profils sont estimés à partir de fichiers numériques de sols agricoles nus. Nous avons investi la méthode numériquement et comparé nos résultats à la littérature ainsi qu’à des données expérimentales. Nous avons aussi utilisé cette méthode pour étudier l’impact de la rugosité et de l’humidité du sol sur le diagramme de rayonnement.
Author: Philippe Spiga
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Languages : fr
Pages : 165
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La diffraction des ondes électromagnétiques par des surfaces rugueuses intéresse de nombreux domaines comme l'Optique, la furtivité, la compatibilité électromagnétique ou bien encore la télédétection. La modélisation de ce phénomène peut se faire soit à l'aide de théories rigoureuses basées sur la résolution des équations de Maxwell, soit avec des théories approchées. Actuellement, le problème tridimensionnel de la diffusion des ondes électromagnétiques par des surfaces rugueuses éclairées sous incidence rasante ne peut pas être résolu de manière satisfaisante par les méthodes rigoureuses. Ces méthodes ne peuvent donc pas être utilisées pour estimer la validité des méthodes approchées pour ce type d'incidence. Afin de résoudre ce problème, de nouvelles équations intégrales de frontière ont été développées. A l'aide du théorème d'extinction et du théorème de réciprocité, le comportement du champ diffracté pour les angles rasants a pu être déterminé. A partir de ces résultats, l'amplitude diffractée a été reformulée afin d'obtenir explicitement le bon comportement du champ pour de tels angles. Une technique de résolution numérique de l'équation intégrale obtenue a été mise en oeuvre pour des surfaces rugueuses infiniment conductrices en polarisation Horizontale. La validation a été menée par comparaison avec des résultats issus du formalisme intégral classique, pour des angles d'incidence raisonnables. La pertinence de quelques méthodes approchées pour des incidences rasantes a été étudiée. Le problème de diffraction par la surface de la mer ne pouvant être résolu de manière rigoureuse pour des vents supérieurs à 4m/s, l'étude s'est portée sur les modèles à deux échelles et les fonctions d'ombrage. Nous montrons que ces dernières ne sont pas adaptées à la surface océanique. Enfin, en comparant un modèle à deux échelles, combinant l'Optique géométrique et l'approximation des faibles pentes, aux données expérimentales de Nathanson, nous avons montré que les phénomènes hydrodynamiques comme le déferlement augmentent de manière significative l'énergie rétro-diffusée dans les angles rasants.
Author: Cihui Pan
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ISBN: 9783659837470
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Languages : en
Pages : 136
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Author: GERARD.. GRANET
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Languages : fr
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DIFFRACTION PAR DES SURFACES PERIODIQUES. RESOLUTION EN COORDONNEES NON ORTHOGONALES. LA DIFFRACTION D'UNE ONDE ELECTROMAGNETIQUE PAR DES RESEAUX METALLIQUES DE CONDUCTIVITE FINIE, OU DIELECTRIQUES A PERTE, EST ETUDIEE DANS LE CAS GENERAL DE L'INCIDENCE OBLIQUE. ON ECRIT LES EQUATIONS DE MAXWELL SOUS FORME COVARIANTE APRES AVOIR CHOISI UN SYSTEME DE COORDONNEES NON ORTHOGONALES ADAPTE A LA GEOMETRIE DU PROBLEME. ON SE RAMENE A UN SYSTEME DE DEUX EQUATIONS DIFFERENTIELLES COUPLEES DU PREMIER ORDRE, QUE L'ON RESOUT PAR UNE METHODE AUX VALEURS PROPRES ET VECTEURS PROPRES, APRES L'AVOIR PROJETE SUR UNE BASE DE FOURIER. CE FORMALISME PERMET DE CALCULER LE CHAMP ELECTROMAGNETIQUE SUR LA SURFACE MEME DU RESEAU. DEUX CAS SONT EXAMINES: CELUI DES RESEAUX D'ARGENT PEU PROFONDS SUR LESQUELS PORTE UNE VERIFICATION EXPERIMENTALE; CELUI D'UNE MER HOULEUSE. DANS L'UN ET L'AUTRE CAS, DES RENFORCEMENTS NON NEGLIGEABLES DU CHAMP DE SURFACE SONT MIS EN EVIDENCE. ENFIN, LA DEFINITION D'UN OPERATEUR IMPEDANCE DE SURFACE PERMET DE REDUIRE DE FACON NOTABLE LE VOLUME DES CALCULS
Author: Gabriel Soriano
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Languages : fr
Pages : 193
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LA SIMULATION NUMERIQUE POUR LA RESOLUTION RIGOUREUSE DE LA DIFFRACTION ELECTROMAGNETIQUE PAR DES SURFACES RUGUEUSES BIDIMENSIONNELLES EST NECESSAIRE LORSQUE LA SURFACE EST DANS LE DOMAINE DE RESONANCE, ET POUR PRENDRE EN COMPTE LES PHENOMENES TRIDIMENSIONNELS COMME LA DEPOLARISATION. ELLE CORRESPOND ACTUELLEMENT A UN BESOIN DANS DIFFERENTS DOMAINES, COMME LE CONTROLE NON DESTRUCTIF ET LA TELEDETECTION. LA SURFACE RUGUEUSE, INTERFACE ENTRE DEUX MILIEUX HOMOGENES SEMI-INFINIS, EST ECLAIREE PAR UN FAISCEAU LIMITE. NOTRE ETUDE EST FONDEE SUR UN FORMALISME INTEGRAL DE SURFACE ET NOUS PROPOSONS EN SUS DES MODELES INFINIMENT CONDUCTEUR ET DIELECTRIQUE, UNE EQUATION INTEGRALE UNIQUE POUR LA SURFACE PEU PENETRABLE OU HAUTEMENT REFLECHISSANTE, DANS LE CADRE D'UNE APPROXIMATION D'IMPEDANCE. NOUS AVONS DEVELOPPE UNE METHODE DE RESOLUTION ITERATIVE INSPIREE DE LA SPARSE MATRIX-FLAT SURFACE ITERATIVE APPROACH. LA MATRICE ISSUE DE LA DISCRETISATION DES EQUATIONS INTEGRALES EST DECOMPOSEE EN UNE MATRICE FORTE, REPRESENTANT LES INTERACTIONS PROCHES, UNE MATRICE DE SURFACE PLANE, APPROCHANT LES INTERACTIONS LOINTAINES, ET UNE MATRICE FAIBLE. LA MATRICE FORTE EST CREUSE ET LE PRODUIT MATRICE DE SURFACE PLANE-VECTEUR EST REALISE PAR TRANSFORMATIONS DE FOURIER RAPIDE. CES PROPRIETES SONT UTILISEES DANS UN ALGORITHME A DEUX NIVEAUX D'ITERATION IMBRIQUES ET PERMETTENT UNE RESOLUTION PLUS RAPIDE, SUR DES MOYENS NUMERIQUES LIMITES. CETTE METHODE A ETE APPLIQUEE A L'ETUDE DES METAUX EN OPTIQUE. L'EFFET DE LA CONDUCTIVITE FINIE SUR LE COEFFICIENT BISTATIQUE S'EST REVELE TRES DIFFERENT EN CO-POLARISATION ET EN POLARISATION CROISEE ET DEPEND EN CO-POLARISATION DE LA POLARISATION INCIDENTE. LA TECHNIQUE DE DECOMPOSITION DE FAISCEAUX PERMET L'ETUDE DE SURFACES DE TAILLE ARBITRAIRE, ET NOTAMMENT MULTI-ECHELLES. NOUS AVONS COMMENCE UNE ETUDE DE LA SURFACE OCEANIQUE A LA FREQUENCE DE 1,4 GHZ, ET CALCULE LE CHAMP DIFFRACTE PAR UNE SURFACE DE 410M DE LONG COUVRANT L'INTEGRALITE DU SPECTRE DE RUGOSITE.
