Upload
roch-babin
View
107
Download
0
Embed Size (px)
Citation preview
D.EM.R.AD2M, Laboratoire Antennes,
Dispositifs et Matériaux Micro-ondes Département ElectroMagnétisme et
Radar
Etude des diffusions de surface et Etude des diffusions de surface et de volume par les surfaces de volume par les surfaces rugueuses diélectriques.rugueuses diélectriques.
Etude des interactions entre un Etude des interactions entre un objet 3D et une surface objet 3D et une surface
naturelle.naturelle.
P.F. COMBESP.F. COMBES H.J. MAMETSAH.J. MAMETSA
Fifamè KOUDOGBOFifamè KOUDOGBO
D.EM.R.AD2M, Laboratoire Antennes,
Dispositifs et Matériaux Micro-ondes Département ElectroMagnétisme et
Radar2
Contexte de l’étudeContexte de l’étudeCalcul de la diffusion de Calcul de la diffusion de surface par la Méthode surface par la Méthode de l’Equation Intégralede l’Equation IntégraleCalcul de la diffusion de Calcul de la diffusion de volume par la Théorie volume par la Théorie du Transfert Radiatifdu Transfert RadiatifCalcul de la diffusion totale - Etude Calcul de la diffusion totale - Etude expérimentaleexpérimentaleEvaluation des interactions entre Evaluation des interactions entre une surface et un objet placé au-une surface et un objet placé au-dessus d’elledessus d’elleConclusion & Conclusion & PerspectivesPerspectives
D.EM.R.AD2M, Laboratoire Antennes,
Dispositifs et Matériaux Micro-ondes Département ElectroMagnétisme et
Radar
Contexte de l’étudeContexte de l’étudeCalcul de la diffusion de Calcul de la diffusion de surface par la Méthode surface par la Méthode de l’Equation Intégralede l’Equation IntégraleCalcul de la diffusion de Calcul de la diffusion de volume par la Théorie volume par la Théorie du Transfert Radiatifdu Transfert RadiatifCalcul de la diffusion totale - Etude Calcul de la diffusion totale - Etude expérimentaleexpérimentaleEvaluation des interactions entre Evaluation des interactions entre une surface et un objet placé au-une surface et un objet placé au-dessus d’elledessus d’elleConclusion & Conclusion & PerspectivesPerspectives
2
D.EM.R.AD2M, Laboratoire Antennes,
Dispositifs et Matériaux Micro-ondes Département ElectroMagnétisme et
Radar
Calcul de la Calcul de la diffusion totalediffusion totale par par
les surfaces les surfaces rugueusesrugueuses
Contexte de l’étude Contexte de l’étude contexte de l’étudecontexte de l’étude
3
Evaluation du Evaluation du couplagecouplage entre la entre la
surface et un objet surface et un objet placé au-dessus placé au-dessus
d’elled’elle
D.EM.R.AD2M, Laboratoire Antennes,
Dispositifs et Matériaux Micro-ondes Département ElectroMagnétisme et
Radar
Diffusion totale =Diffusion totale =
Calcul de la diffusion totale par les surfaces rugueusesCalcul de la diffusion totale par les surfaces rugueuses
Surface en asphalte et en béton...
Bandes de fréquences millimétriques (autour 35, 77 et 94GHz)Etude en rétrodiffusion à incidence rasanteEtude de la diffusion par l’avant (couplage objet-environnement) diffusion bistatique
ObjectifObjectif : : évaluer ces évaluer ces
2 2 contributiocontributio
ns ns
contexte de l’étudecontexte de l’étude
inclusions
surface rugueuse
diffusion de volume
diffusion de surface
++
4
D.EM.R.AD2M, Laboratoire Antennes,
Dispositifs et Matériaux Micro-ondes Département ElectroMagnétisme et
Radar
vers l’émetteur-récepteur
objet
Fouillis
Evaluation du couplage objet - surfaceEvaluation du couplage objet - surface
contexte de l’étudecontexte de l’étude
5
facette
surface rugueuse
Rétrodiffusion directe par la facette Rétrodiffusion directe par la facette
Rétrodiffusion directe par la surfaceRétrodiffusion directe par la surface
Trajet indirect surface - facetteTrajet indirect surface - facette
Trajet indirect facette - surfaceTrajet indirect facette - surface
D.EM.R.AD2M, Laboratoire Antennes,
Dispositifs et Matériaux Micro-ondes Département ElectroMagnétisme et
Radar
Contexte de l’étudeContexte de l’étudeCalcul de la diffusion de Calcul de la diffusion de surface par la Méthode surface par la Méthode de l’Equation Intégralede l’Equation IntégraleCalcul de la diffusion de Calcul de la diffusion de volume par la Théorie volume par la Théorie du Transfert Radiatifdu Transfert RadiatifCalcul de la diffusion totale - Etude Calcul de la diffusion totale - Etude expérimentaleexpérimentaleEvaluation des interactions entre Evaluation des interactions entre une surface et un objet placé au-une surface et un objet placé au-dessus d’elledessus d’elleConclusion & Conclusion & PerspectivesPerspectives
6
D.EM.R.AD2M, Laboratoire Antennes,
Dispositifs et Matériaux Micro-ondes Département ElectroMagnétisme et
Radar
diffusion de surfacediffusion de surface
Les Méthodes « classiques » Les Méthodes « classiques » Approximation de KirchhoffApproximation de Kirchhoff
A chaque point, la surface est remplacée A chaque point, la surface est remplacée par le plan infini en ce point.par le plan infini en ce point.
M
Utilisation de l’OGUtilisation de l’OG
Méthode des Petites PerturbationsMéthode des Petites Perturbations
Rugosité traitée comme une perturbation. Rugosité traitée comme une perturbation.
Champ diffusé représenté par une somme Champ diffusé représenté par une somme d’ondes planes se propageant vers le d’ondes planes se propageant vers le récepteur.récepteur.
Domaines Domaines d’application limitésd’application limités
7
Petites perturbations
Kirchhoff
IEM
lc = longueur de corrélation
sz = hauteur RMS
k.lc1 2 3 7654 8 9 1110 1312 14
2
1
3
k.sz
2
k
D.EM.R.AD2M, Laboratoire Antennes,
Dispositifs et Matériaux Micro-ondes Département ElectroMagnétisme et
Radar
sqpE
La Méthode de l’Equation Intégrale La Méthode de l’Equation Intégrale Résolution de l’équation intégrale du champ électriqueRésolution de l’équation intégrale du champ électrique
dseHnEnkqCE rkj
ppssqp
s . ˆˆˆ.
Solution plus Solution plus rigoureuse rigoureuse que dans le cas de méthodes que dans le cas de méthodes électromagnétiques plus classiques (Petites électromagnétiques plus classiques (Petites perturbations, Approximation de Kirchhoff)perturbations, Approximation de Kirchhoff)
diffusion de surfacediffusion de surface
8
calculé à partir calculé à partir de de
l’Approximation de l’Approximation de KirchhoffKirchhoff
skqpE
tient compte des interactions tient compte des interactions multiples (onde - rugosités multiples (onde - rugosités
environnantes)environnantes)
scqpE
diffusiodiffusions ns
simplessimples
diffusions diffusions multiplesmultiples
jkReR
jkC
4,,
D.EM.R.AD2M, Laboratoire Antennes,
Dispositifs et Matériaux Micro-ondes Département ElectroMagnétisme et
Radar
Historique de Historique de l’IEMl’IEM
19861986 Fung, PanFung, Pan
19911991 Li, FungLi, Fung
Calcul par l’IEM de la Calcul par l’IEM de la rétrodiffusion par des rétrodiffusion par des surfaces rugueuses surfaces rugueuses métalliquesmétalliques
9
19921992Fung, Li, ChenFung, Li, Chen
19941994 FungFung Expression bistatique de Expression bistatique de l’IEMl’IEM
Calcul par l’IEM de la Calcul par l’IEM de la rétrodiffusion par des rétrodiffusion par des surfaces rugueuses surfaces rugueuses diélectriquesdiélectriques
diffusion de surfacediffusion de surface
sqpE '','','',' rrGrrG mm
''''''
21
'',' yyvxxujm errG
dvdu
où
222222
222222
vuksikvuj
vuksivukq
mm
mmm m représente le
milieu
m
zzjq
qe m '''
négligé dans le modèle de
Fung
m
zzjq
qe m '''
19861986 Fung, PanFung, Pan
19911991 Li, FungLi, Fung
Calcul par l’IEM de la Calcul par l’IEM de la rétrodiffusion par des rétrodiffusion par des surfaces rugueuses surfaces rugueuses métalliquesmétalliques
19971997
20002000
20012001
Hsieh & al.Hsieh & al.Chen & Chen &
al.al.Àlvarez-Àlvarez-
PérezPérez
Ré-introduction du terme de Ré-introduction du terme de phase dans la fonction de phase dans la fonction de Green,Green,
Expression bistatique de Expression bistatique de l’IEM,l’IEM,
Calcul des diffusions de Calcul des diffusions de second-ordresecond-ordre
19921992Fung, Li, ChenFung, Li, Chen
19941994 FungFung Expression bistatique de Expression bistatique de l’IEMl’IEM
Calcul par l’IEM de la Calcul par l’IEM de la rétrodiffusion par des rétrodiffusion par des surfaces rugueuses surfaces rugueuses diélectriquesdiélectriques
D.EM.R.AD2M, Laboratoire Antennes,
Dispositifs et Matériaux Micro-ondes Département ElectroMagnétisme et
Radar
composante cohérente
direction spéculaire
composante cohérente atténuée
composante diffuse
composante diffuse
surface lissesurface lisse surface peu surface peu rugueuserugueuse
surface surface rugueuserugueuse
sqpdiff
P sqpcoh
P sqpincoh
P
quand la rugosité quand la rugosité Puissance cohérentePuissance cohérente
Puissance incohérentePuissance incohérente
sqpcoh
P
sqpincoh
Poùoù
diffusion de surfacediffusion de surface
10
D.EM.R.AD2M, Laboratoire Antennes,
Dispositifs et Matériaux Micro-ondes Département ElectroMagnétisme et
Radar
sqp
sqp
sqp
sqp
sqp EEPPP
incohcohdiff 21
sqp
sqp
sqp EEP
coh 21 s
qpsqp
sqp cohdiffincoh
PPP
0kqpincoh
P 0kcqpincoh
P 0cqpincoh
P
sachant quesachant que sqpE sk
qpE scqpE , nous avons, nous avons
diffusion de surfacediffusion de surface
11
0
20
2220
4/
AE
PRmdBm
sqp
qpdiff
illuminéesurfaceA
réceptiondeantennel'àdistanceR
incidentchampduamplitudeE
0
0
0kqpcoh
P 0kcqpcoh
P 0cqpcoh
P
D.EM.R.AD2M, Laboratoire Antennes,
Dispositifs et Matériaux Micro-ondes Département ElectroMagnétisme et
Radar
Etude en rétrodiffusionEtude en rétrodiffusion
i angle d’incidence ()
Coeff
icie
nt
de r
étr
od
iffu
sion
(d
Bm
2/m
2)
Surface en asphalte - f = 94GHz - lSurface en asphalte - f = 94GHz - lcc = 6.30 mm - = 6.30 mm - r r = 3.18 - 0.1i (Sarabandi et al. 1997, 2000)= 3.18 - 0.1i (Sarabandi et al. 1997, 2000)
diffusion de surfacediffusion de surface
12
Coeff
icie
nt
de r
étr
od
iffu
sion
(d
Bm
2/m
2)
i angle d’incidence ()
D.EM.R.AD2M, Laboratoire Antennes,
Dispositifs et Matériaux Micro-ondes Département ElectroMagnétisme et
Radar
Etude bistatiqueEtude bistatique
0
si = 0
sk
sh
sv
ik
ivih
i
sx
y
z
880 A
Surface en métallique - f = 35GHz Surface en métallique - f = 35GHz
diffusion de surfacediffusion de surface
13
s angle de diffusion ()
Coeff
icie
nt
de d
iffu
sion
(d
Bm
2)
IEMIEMELSEM3DELSEM3D
D.EM.R.AD2M, Laboratoire Antennes,
Dispositifs et Matériaux Micro-ondes Département ElectroMagnétisme et
Radar
sszz= 0.30= 0.30mmmm
sszz= = 1.001.00mmmm
s angle de diffusion ()
Coeff
icie
nt
de
diff
usi
on
(d
Bm
2)
s angle de diffusion ()
Coeff
icie
nt
de
diff
usi
on
(d
Bm
2)
s angle de diffusion ()
Coeff
icie
nt
de
diff
usi
on
(d
Bm
2)
diffusion de surfacediffusion de surface
14
Surface en asphalte - ASurface en asphalte - A00 = 1 dm = 1 dm22 - - i i = 40= 40 - - r r = 3.18 = 3.18 - 0.1i - f = 94GHz- 0.1i - f = 94GHz
cos
s
sins sin
ssins
coss
surface surface lisselisse
sins sin
ssins
coss
cos
s
sins sin
ssins
coss
cos
s
2dBm
2dBm
2dBm
D.EM.R.AD2M, Laboratoire Antennes,
Dispositifs et Matériaux Micro-ondes Département ElectroMagnétisme et
Radar
En conclusion...En conclusion...diffusion de surfacediffusion de surface
Surface Surface lisselisse métallique ou diélectrique, métallique ou diélectrique, l’incidence : le bilan estl’incidence : le bilan est satisfait satisfait
Surface Surface peu rugueusepeu rugueuse métallique ou métallique ou diélectrique, incidence diélectrique, incidence 65° : le bilan 65° : le bilan estest quasi-satisfait quasi-satisfait
Surface Surface rugueuserugueuse métallique ou métallique ou diélectrique, diélectrique, incidence : le bilan est incidence : le bilan est non non satisfaitsatisfait - diffusions multiples d’ordres - diffusions multiples d’ordres supérieurs, - fonction supérieurs, - fonction d’ombre, - puissance réactive, …d’ombre, - puissance réactive, …
15
D.EM.R.AD2M, Laboratoire Antennes,
Dispositifs et Matériaux Micro-ondes Département ElectroMagnétisme et
Radar
Contexte de l’étudeContexte de l’étudeCalcul de la diffusion de Calcul de la diffusion de surface par la Méthode surface par la Méthode de l’Equation Intégralede l’Equation IntégraleCalcul de la diffusion de Calcul de la diffusion de volume par la Théorie volume par la Théorie du Transfert Radiatifdu Transfert RadiatifCalcul de la diffusion totale - Etude Calcul de la diffusion totale - Etude expérimentaleexpérimentaleEvaluation des interactions entre Evaluation des interactions entre une surface et un objet placé au-une surface et un objet placé au-dessus d’elledessus d’elleConclusion & Conclusion & PerspectivesPerspectives
16
D.EM.R.AD2M, Laboratoire Antennes,
Dispositifs et Matériaux Micro-ondes Département ElectroMagnétisme et
Radar
Géométrie de la diffusion de Géométrie de la diffusion de volume par un milieu multi-volume par un milieu multi-
couchescouches
diffusion de volumediffusion de volume
17
milieu 1milieu 1 airair
milieu 2milieu 2 milieu isotrope milieu isotrope :: asphalte ou bétonasphalte ou béton
milieu 3milieu 3 milieu semi-infini milieu semi-infini : milieu 3 n’existe pas : milieu 3 n’existe pas
i
milieu 1
milieu 3
milieu 2
02 2 r
03 3 r
0
z
0z
dz
D.EM.R.AD2M, Laboratoire Antennes,
Dispositifs et Matériaux Micro-ondes Département ElectroMagnétisme et
Radar
La Théorie du Transfert La Théorie du Transfert Radiatif Radiatif
Soit un milieu contenant des particules et ayant :
des propriétés de diffusion
des propriétés d’absorption
des propriétés d’émission
solidesangles ' detd
positionvecteursretr
nobservatiod'directionss ets
intensitévecteurrsI
'
'ˆ,
rsI ,
',' rsI
rsdIrsI ,,
d'd
dS
diffusion de volumediffusion de volume
18
D.EM.R.AD2M, Laboratoire Antennes,
Dispositifs et Matériaux Micro-ondes Département ElectroMagnétisme et
Radar
Régit la propagation d’une onde
électromagnétique dans le milieu
Pertes de puissance dues à l’absorption
et à la diffusion
Couplage entre les vecteurs intensités
incident et diffusé en chaque point du
milieu
Emission thermique du
milieu
Equation différentielle du
transfert radiatif
matrice matrice d’extinctiond’extinction
eJfonction d’émissionfonction d’émission
Pmatrice de phasematrice de phase
dsrsdI , r eJ rsIs , ','', drsIssP
diffusion de volumediffusion de volume
19
D.EM.R.AD2M, Laboratoire Antennes,
Dispositifs et Matériaux Micro-ondes Département ElectroMagnétisme et
Radar
Résolution de l’équation différentielle du TRRésolution de l’équation différentielle du TRdiffusion de volumediffusion de volume
z
milieu 1
milieu 2
sssqI ,
i
iiipI ,
2
ipI ,2 3
sqI ,3
0z
zI ,, composante ascendante composante ascendante zI ,, composante descendante composante descendante
20
cos'd )z,',',,(P1
z),,I( - ),,(
0
2
0
IdzzdI
zFzIdz
zdI,,,,
,,
zFzIdz
zdI,,,,
,,
+ conditions aux limites à l’interface+ conditions aux limites à l’interface
fonctions fonctions sourcessources
FF et
0z
D.EM.R.AD2M, Laboratoire Antennes,
Dispositifs et Matériaux Micro-ondes Département ElectroMagnétisme et
Radar
La méthode itérativeLa méthode itérativeSolutions décomposées en une série de perturbationsSolutions décomposées en une série de perturbations
......,,,,,,,, 210 zIzIzIzI
diffusiodiffusions ns
simplessimples
diffusiodiffusions ns
doublesdoubles
diffusion de volumediffusion de volume
0,,0,, 31
21 zITzI sqsssq
ii
ip
sssqs
qpI
ImdBm
,
,cos4/ 220
Intensité diffuséeIntensité diffusée
ontransmissidematriceT21
21
D.EM.R.AD2M, Laboratoire Antennes,
Dispositifs et Matériaux Micro-ondes Département ElectroMagnétisme et
Radar
Etude en rétrodiffusionEtude en rétrodiffusiondiffusion de volumediffusion de volume
22
i angle d’incidence ()
Coeff
icie
nt
de r
étr
od
iffu
sion
(d
Bm
2/m
2)
asphalte - f = 94GHz - asphalte - f = 94GHz - rr = 3.18 - 0.1i (Sarabandi, = 3.18 - 0.1i (Sarabandi, Li 1997,2000)Li 1997,2000)
i angle d’incidence ()
Coeff
icie
nt
de r
étr
od
iffu
sion
(d
Bm
2/m
2)
D.EM.R.AD2M, Laboratoire Antennes,
Dispositifs et Matériaux Micro-ondes Département ElectroMagnétisme et
Radar
sin s
sin s
sins coss
diffusion de volumediffusion de volume
23
Etude bistatiqueEtude bistatiquebéton - f = 94GHz - béton - f = 94GHz - rr = 4.17 = 4.17
- 0.36i- 0.36iasphalte - f = 94GHz - asphalte - f = 94GHz - rr = =
3.18 - 0.1i3.18 - 0.1i
sin s
sin s
sins coss
Coeff
icie
nt
de
diff
usi
on
(d
Bm
2)
s angle de diffusion ()
Coeff
icie
nt
de
diff
usi
on
(d
Bm
2)
s angle de diffusion ()
0i 40i 60i 80i
2dBm2dBm
ii = = 4040
D.EM.R.AD2M, Laboratoire Antennes,
Dispositifs et Matériaux Micro-ondes Département ElectroMagnétisme et
Radar
Contexte de l’étudeContexte de l’étudeCalcul de la diffusion de Calcul de la diffusion de surface par la Méthode surface par la Méthode de l’Equation Intégralede l’Equation IntégraleCalcul de la diffusion de Calcul de la diffusion de volume par la Théorie volume par la Théorie du Transfert Radiatifdu Transfert RadiatifCalcul de la diffusion totale - Etude Calcul de la diffusion totale - Etude expérimentaleexpérimentaleEvaluation des interactions entre Evaluation des interactions entre une surface et un objet placé au-une surface et un objet placé au-dessus d’elledessus d’elleConclusion & Conclusion & PerspectivesPerspectives
24
D.EM.R.AD2M, Laboratoire Antennes,
Dispositifs et Matériaux Micro-ondes Département ElectroMagnétisme et
Radar
Calcul de la diffusion Calcul de la diffusion totale totale
diffusion totalediffusion totale
sqptot
sqpsurf
sqpvol
inclusions
surface rugueuse
diffusion de volume
diffusion de surface
++
La Méthode de l’Equation Intégrale
(IEM)
Diffusion de volumeLa Théorie du
Transfert Radiatif
Diffusion de surface
25
D.EM.R.AD2M, Laboratoire Antennes,
Dispositifs et Matériaux Micro-ondes Département ElectroMagnétisme et
Radar
Etude en rétrodiffusion et à incidence rasanteEtude en rétrodiffusion et à incidence rasantediffusion totalediffusion totale
Surface en asphalte - f = 94GHz - Surface en asphalte - f = 94GHz - r r = 3.18-= 3.18-0.1i - l0.1i - lcc = 6.30 mm = 6.30 mm
26
ii angle angle d’incidenced’incidenceC
oeff
icie
nt
de r
étr
od
iffu
sion
(d
Bm
Coeff
icie
nt
de r
étr
od
iffu
sion
(d
Bm
22/m/m
22))
mmsz 30.010/
Coeff
icie
nt
de r
étr
od
iffu
sion
(d
Bm
Coeff
icie
nt
de r
étr
od
iffu
sion
(d
Bm
22/m/m
22))
ii angle angle d’incidenced’incidence
mmsz 00.13/
D.EM.R.AD2M, Laboratoire Antennes,
Dispositifs et Matériaux Micro-ondes Département ElectroMagnétisme et
Radar
Etude bistatiqueEtude bistatiqueSurface Surface lisselisse en asphalte - A en asphalte - A00 = 1 dm = 1 dm2 2 - - i i = 40= 40Coefficient de diffusion en dBmCoefficient de diffusion en dBm22 - f = 94GHz - - f = 94GHz -
r r = 3.18-0.1i= 3.18-0.1i
diffusion totalediffusion totale
diffusion totale
sins coss
sin s
sin s
s angle de diffusion ()
Coeff
icie
nt
de
diff
usi
on
(d
Bm
2)
27
diffusion de surfacesi
n s
sin s
sins coss
sins coss
sin s
sin s
diffusion de volume
D.EM.R.AD2M, Laboratoire Antennes,
Dispositifs et Matériaux Micro-ondes Département ElectroMagnétisme et
Radar
Etude bistatiqueEtude bistatiquediffusion totalediffusion totale
s angle de diffusion ()
Coeff
icie
nt
de
diff
usi
on
(d
Bm
2)
28
sin s
sin s
sins coss
sins coss
sin s
sin s
diffusion de surface
diffusion de volumesins coss
sin s
sin s
diffusion totale
Surface Surface rugueuserugueuse en asphalte - A en asphalte - A00 = 1 dm = 1 dm2 2 - - i i = 40= 40
Coefficient de diffusion en dBmCoefficient de diffusion en dBm22 - s - sz z = 1.00mm = 1.00mm - l- lcc = 6.30mm = 6.30mm
D.EM.R.AD2M, Laboratoire Antennes,
Dispositifs et Matériaux Micro-ondes Département ElectroMagnétisme et
Radar
Etude expérimentaleEtude expérimentaleLes échantillonsLes échantillons
ESES
face face rugueuserugueuse face lisseface lisse
24 cm
EESS
BBTMBBTM
mmensz mmenlcépaisseépaisse
urur
diffusion totalediffusion totale
mm50.26
mm80.47
%1070.0
%1080.0
50.14
00.10
BBTMBBTM
face face rugueuserugueuse face lisseface lisse
17.5 cm
29
r
i3.04.4
i5.08.4
D.EM.R.AD2M, Laboratoire Antennes,
Dispositifs et Matériaux Micro-ondes Département ElectroMagnétisme et
Radar
Le banc de mesure BACCARATLe banc de mesure BACCARATdiffusion totalediffusion totale
pot pot tournatournantnt
porte porte échantilléchantillonon
ellipsoïdesellipsoïdes
Mesures en transmissionMesures en transmission
Mesures en Mesures en réflexion à 0° et réflexion à 0° et à 30 °à 30 °
En bande Ka (28-40GHz)En bande Ka (28-40GHz)
cornetscornets
29.7cm
30
D.EM.R.AD2M, Laboratoire Antennes,
Dispositifs et Matériaux Micro-ondes Département ElectroMagnétisme et
Radar
diffusion totalediffusion totale
Les résultats en transmissionLes résultats en transmission
31
échantillon semi-infini sur la bande Ka? échantillon semi-infini sur la bande Ka?
Fréquence (GHz)
Coeff
icie
nt
de t
ran
smis
sion
(d
Bm
2/m
2)
ESES
BBTBBTMM
D.EM.R.AD2M, Laboratoire Antennes,
Dispositifs et Matériaux Micro-ondes Département ElectroMagnétisme et
Radar
diffusion totalediffusion totaleLes résultats en réflexion à incidence Les résultats en réflexion à incidence normalenormale
ESES
32
face lisse
face rugueuse
Coefficient de diffusion (dB) - cas HHCoefficient de diffusion (dB) - cas HH
mesuresmesuresIEMIEM
Fréquences (GHz)
mesuresmesuresIEMIEM
Fréquences (GHz)
BBTMBBTMface lisse
face rugueuse
mesuresmesuresIEMIEM
Fréquences (GHz)
Fréquences (GHz)
mesuresmesuresIEMIEM
D.EM.R.AD2M, Laboratoire Antennes,
Dispositifs et Matériaux Micro-ondes Département ElectroMagnétisme et
Radar
Les résultats en Les résultats en réflexion à 30réflexion à 30
33
face rugueuse
Coefficient de diffusion (dB) - cas HHCoefficient de diffusion (dB) - cas HH
mesuresmesuresIEMIEM
Fréquences (GHz)
diffusion totalediffusion totale
ESESface lisse
mesuresmesuresIEMIEM
Fréquences (GHz)
BBTMBBTMface lisse
face rugueuse
mesuresmesuresIEMIEM
Fréquences (GHz)
mesuresmesuresIEMIEM
Fréquences (GHz)
D.EM.R.AD2M, Laboratoire Antennes,
Dispositifs et Matériaux Micro-ondes Département ElectroMagnétisme et
Radar
Conclusion sur l’étude Conclusion sur l’étude expérimentaleexpérimentale
diffusion totalediffusion totale
34
Les écarts observés sont dus :Les écarts observés sont dus :
Incertitudes de précision inhérentes au système de mesureIncertitudes de précision inhérentes au système de mesure
Défauts de planéité des échantillonsDéfauts de planéité des échantillons
Difficultés rencontrées pour la Difficultés rencontrées pour la caractérisation de la rugosité des caractérisation de la rugosité des échantillonséchantillons
BBTBBTMM
5 5 cmcm
5
5
cmcmESES
5 5 cmcm
5
5
cmcm
D.EM.R.AD2M, Laboratoire Antennes,
Dispositifs et Matériaux Micro-ondes Département ElectroMagnétisme et
Radar
Contexte de l’étudeContexte de l’étudeCalcul de la diffusion de Calcul de la diffusion de surface par la Méthode surface par la Méthode de l ’Equation Intégralede l ’Equation IntégraleCalcul de la diffusion de Calcul de la diffusion de volume par la Théorie volume par la Théorie du Transfert Radiatifdu Transfert RadiatifCalcul de la diffusion totale - Etude Calcul de la diffusion totale - Etude expérimentaleexpérimentaleEvaluation des interactions entre Evaluation des interactions entre une surface et un objet placé au-une surface et un objet placé au-dessus d’elledessus d’elleConclusion & Conclusion & PerspectivesPerspectives
35
D.EM.R.AD2M, Laboratoire Antennes,
Dispositifs et Matériaux Micro-ondes Département ElectroMagnétisme et
Radar36
Bases d’une méthodologie d’étude du Bases d’une méthodologie d’étude du couplage entre une surface rugueuse et couplage entre une surface rugueuse et
un objet complexeun objet complexe
étude du couplageétude du couplage
md 10.0mh 40.0
isurfr 1.018.3
m31019.3
plan
équ
ipha
se
surface
faisceau incident
'i
'i
'i''i ''i
facette métallique
O
A
C
D
B 'O
h
L l''O
d
'R
D.EM.R.AD2M, Laboratoire Antennes,
Dispositifs et Matériaux Micro-ondes Département ElectroMagnétisme et
Radar
étude du couplageétude du couplage
37
Etude sur la position relative de la facette et de la routeEtude sur la position relative de la facette et de la route
A
C
vers la source
S'i
SR
'R
Evaluation de Evaluation de AC AC = R’= R’
2
'cos2'
22i
pd
R
i
ld
R'cos22
'22
pRR ''
zone prochezone proche
OGOG
'' RRl zone lointainezone lointaine
OP OP champ champ lointainlointain
lp RRR '''
zone intermédiairezone intermédiaire
OP OP complètecomplète
facette carrée de diagonale facette carrée de diagonale 2d
idR
'cos2'
22
lim
lim'' RRzone lointainezone lointaine
OP OP champ champ lointainlointain
lim'' RRzone prochezone proche
OGOGi’ angle
d’incidence ()
Dis
tan
ces
en
m
'Rlim'R
4
74
zone lointainezone lointaine
sisi 4'0 i 90'74 i
et et sisi
OP OP champ champ lointailointai
nn
zone prochezone proche
74'4 issii
OGOG
D.EM.R.AD2M, Laboratoire Antennes,
Dispositifs et Matériaux Micro-ondes Département ElectroMagnétisme et
Radar
étude du couplageétude du couplage
Cas d’une surface lisse en Cas d’une surface lisse en asphalteasphalte
RésultatsRésultats facette
38
Polar HHPolar HH
i’ angle d’incidence ()
Ch
am
p t
ota
l r
étr
od
iffu
sé (
dB
)+
20
log
RS
totshhS SER
i’ angle d’incidence ()
Ch
am
ps
rétr
od
iffu
sés
(dB
)+
20
log
RS
D.EM.R.AD2M, Laboratoire Antennes,
Dispositifs et Matériaux Micro-ondes Département ElectroMagnétisme et
Radar
facette
étude du couplageétude du couplageCas de la surface Cas de la surface
rugueuserugueuse
39
Polar HH - sPolar HH - szz = 0.50mm, l = 0.50mm, lcc = 6.30mm = 6.30mm
i’ angle d’incidence ()
Ch
am
p t
ota
l r
étr
od
iffu
sé (
dB
)+
20
log
RS
totshhS SER
i’ angle d’incidence ()
Ch
am
ps
rétr
od
iffu
sés
(dB
)+
20
log
RS
D.EM.R.AD2M, Laboratoire Antennes,
Dispositifs et Matériaux Micro-ondes Département ElectroMagnétisme et
Radar
Contexte de l’étudeContexte de l’étudeCalcul de la diffusion de Calcul de la diffusion de surface par la Méthode surface par la Méthode de l ’Equation Intégralede l ’Equation IntégraleCalcul de la diffusion de Calcul de la diffusion de volume par la Théorie volume par la Théorie du Transfert Radiatifdu Transfert RadiatifCalcul de la diffusion totale - Etude Calcul de la diffusion totale - Etude expérimentaleexpérimentaleEvaluation des interactions entre Evaluation des interactions entre une surface et un objet placé au-une surface et un objet placé au-dessus d’elledessus d’elleConclusion & Conclusion & PerspectivesPerspectives
40
D.EM.R.AD2M, Laboratoire Antennes,
Dispositifs et Matériaux Micro-ondes Département ElectroMagnétisme et
Radar
conclusion & perspectivesconclusion & perspectives
41
En conclusion ...En conclusion ...
Etude théorique approfondie basée sur l’extension de Etude théorique approfondie basée sur l’extension de la théorie de Fung par Àlvarez-Pérezla théorie de Fung par Àlvarez-Pérez
Méthode de l’Equation Méthode de l’Equation Intégrale (diffusion de Intégrale (diffusion de
surface)surface)
Théorie du Transfert Théorie du Transfert Radiatif (diffusion de Radiatif (diffusion de
volume)volume)==Diffusion totale par des surfaces rugueusesDiffusion totale par des surfaces rugueuses
++
Etude paramétrique en configurations Etude paramétrique en configurations monostatiquemonostatique et et bistatiquebistatiquesszz varie de varie de /30 à /30 à /3 pour /3 pour
llcc = cte = cte
Validation expérimentale de certains résultats théoriquesValidation expérimentale de certains résultats théoriques
Application au calcul des interactions entre un Application au calcul des interactions entre un objet canonique et une surface rugueuseobjet canonique et une surface rugueuse
D.EM.R.AD2M, Laboratoire Antennes,
Dispositifs et Matériaux Micro-ondes Département ElectroMagnétisme et
Radar
conclusion & perspectivesconclusion & perspectives
42
À court terme...À court terme...
ExploitationExploitation rapide rapide des calculs en fonction des calculs en fonction de sde szz et de l et de lcc , ,
Déduire des graphes ou abaques,Déduire des graphes ou abaques,
Modélisation « approchée » mais pratique d’une surface donnéeModélisation « approchée » mais pratique d’une surface donnée
Base de données de Base de données de qp qp en fonction de (sen fonction de (szz, l, lcc, , rr, , ii) )
Généralisation à d’autres types de Généralisation à d’autres types de surfaces rugueusessurfaces rugueuses
Diffusion de surface Diffusion de surface IEM pour les rugosités importantes IEM pour les rugosités importantes
Diffusion de volume Diffusion de volume étude amont dans la caractérisation des milieux étude amont dans la caractérisation des milieux
D.EM.R.AD2M, Laboratoire Antennes,
Dispositifs et Matériaux Micro-ondes Département ElectroMagnétisme et
Radar
Dans le cadre d’activités Dans le cadre d’activités contractuelles ...contractuelles ...
OKTAL OKTAL SESE
Bases de données Bases de données virtuelles renseignées virtuelles renseignées
par les propriétés par les propriétés physiques des matériauxphysiques des matériaux
Restitution du terrain Restitution du terrain par des milliers de par des milliers de
facettes géométriques facettes géométriques planesplanes
Evaluation Evaluation des des
interactions interactions entre les entre les différents différents éléments éléments
43
conclusion & perspectivesconclusion & perspectives
Modélisation de Modélisation de scènes - scènes -
Simulation des Simulation des capteurs en ondes capteurs en ondes
millimétriquesmillimétriques
D.EM.R.AD2M, Laboratoire Antennes,
Dispositifs et Matériaux Micro-ondes Département ElectroMagnétisme et
Radar
Etude des diffusions de surface et Etude des diffusions de surface et de volume par les surfaces de volume par les surfaces rugueuses diélectriques.rugueuses diélectriques.
Etude des interactions entre un Etude des interactions entre un objet 3D et une surface objet 3D et une surface
naturelle.naturelle.
P.F. COMBESP.F. COMBES H.J. MAMETSAH.J. MAMETSA
Fifamè KOUDOGBOFifamè KOUDOGBO
D.EM.R.AD2M, Laboratoire Antennes,
Dispositifs et Matériaux Micro-ondes Département ElectroMagnétisme et
Radar
Etude en rétrodiffusion Etude en rétrodiffusion
mmlmms cz 27,66.0
i05.01.3 i5.43.7 i4.20.5
surface sèchesurface sèchesurface surface humidehumide
i05.01.3 GHz35 GHz94
Nashashibi & al. 1996Nashashibi & al. 1996
Coefficient de rétrodiffusion (dBmCoefficient de rétrodiffusion (dBm22/m/m22))
surface sèchesurface sèchesurface humidesurface humide
i’ angle d’incidence ()
surface sèchesurface sèchesurface humidesurface humide
i’ angle d’incidence ()
35 GHz35 GHz 94 GHz94 GHz
D.EM.R.AD2M, Laboratoire Antennes,
Dispositifs et Matériaux Micro-ondes Département ElectroMagnétisme et
Radar
Bilans de Bilans de puissancepuissance
s i
i
s
sk
sh
svik
ivih
x
y
z
i
i
t
tk thtv
ik
ivih
tx
z
y
Fonction d’ombreFonction d’ombre
Etude à incidence obliqueEtude à incidence oblique
Etude à incidence rasanteEtude à incidence rasante
40i85i
(Fonction de Smith)
20 1dmA
20 1dmA
D.EM.R.AD2M, Laboratoire Antennes,
Dispositifs et Matériaux Micro-ondes Département ElectroMagnétisme et
Radar
Exemple d’une surface lisse en asphalteExemple d’une surface lisse en asphalteii = 40 = 40 WPi 31066.7 co
ss
sins sin
s sins
coss
cos
s
sins sin
s sins
cossWPshtot
310041.1 WPthtot
310726.3
Bilan dans l’hémisphère Bilan dans l’hémisphère inférieurinférieurBilan dans l’hémisphère supérieurBilan dans l’hémisphère supérieur
sptotP tp
totPZZ
2
0ipP = +On montre que On montre que où où
0
00
Z ,,
0
02
rZ
Dans notre casDans notre cas thtotrPsh
totP W310686.7
2dBm 2dBm
D.EM.R.AD2M, Laboratoire Antennes,
Dispositifs et Matériaux Micro-ondes Département ElectroMagnétisme et
Radar
En conclusion...En conclusion...
Surface Surface lisselisse métallique ou diélectrique et métallique ou diélectrique et incidence incidence 65° : le bilan est 65° : le bilan est satisfait satisfait
Surface Surface peu rugueusepeu rugueuse métallique ou diélectrique et métallique ou diélectrique et incidence incidence 65° : le bilan est 65° : le bilan est quasi-satisfait quasi-satisfaitSurface Surface rugueuserugueuse métallique ou diélectrique et à métallique ou diélectrique et à incidence rasante : le bilan estincidence rasante : le bilan est non satisfait non satisfait - diffusions - diffusions multiples, - fonction d’ombre, - puissance réactivemultiples, - fonction d’ombre, - puissance réactive
Surface lisseSurface lisse
Surface peu Surface peu rugueuserugueuse
Surface Surface rugueuserugueuse
Incidence Incidence normale à normale à obliqueoblique
Incidence Incidence rasanterasante
65i
ipP%56
ipP%98
ipP
ipP%20
ipP%90
ipP%16
D.EM.R.AD2M, Laboratoire Antennes,
Dispositifs et Matériaux Micro-ondes Département ElectroMagnétisme et
Radar
asphalteasphalte
bétonbéton
35 GHz35 GHz 77 77 GHzGHz
94 94 GHzGHz
cm86.4 cm21.2 cm81.1
cm55.1 cm70.0 cm58.0
Géométrie de la diffusion de Géométrie de la diffusion de volume par un milieu multi-volume par un milieu multi-
couchescouches
milieu 1milieu 1 airair
milieu 2milieu 2 milieu isotrope milieu isotrope :: asphalte ou bétonasphalte ou béton
milieu 3milieu 3 milieu semi-infini milieu semi-infini : milieu 3 n’existe pas : milieu 3 n’existe pas
i
milieu 1
milieu 3
milieu 2
02 2 r
03 3 r
0
z
0z
dz
D.EM.R.AD2M, Laboratoire Antennes,
Dispositifs et Matériaux Micro-ondes Département ElectroMagnétisme et
Radar
00 , II
Solution à Solution à l’ordre 0l’ordre 0
00 , FF
Solutions générales du système zIzI ,,,,,
La méthode La méthode itérativeitérative
0,,
0,,
zF
zF
conditions conditions aux aux
limiteslimites
Solutions générales du système zIzI ,,,,,
11 , II
Solution à Solution à l’ordre 1l’ordre 1
0,, zI sssq
conditions conditions aux aux
limiteslimites
ii
ip
sssqs
qpI
ImdBm
,
,cos4/ 220
D.EM.R.AD2M, Laboratoire Antennes,
Dispositifs et Matériaux Micro-ondes Département ElectroMagnétisme et
Radar
i angle d’incidence ()
Coeff
icie
nt
de r
étr
od
iffu
sion
(d
Bm
2/m
2)
béton - f = 94GHz - béton - f = 94GHz - rr = 4.17 - 0.36i = 4.17 - 0.36i (Sarabandi, Li)(Sarabandi, Li)
Coeff
icie
nt
de r
étr
od
iffu
sion
(d
Bm
2/m
2)
i angle d’incidence ()
D.EM.R.AD2M, Laboratoire Antennes,
Dispositifs et Matériaux Micro-ondes Département ElectroMagnétisme et
Radar
longueur de l’échantillon (en mm)
pro
fil
(en
m
m)
profil_ES
Profil de rugosité de Profil de rugosité de ESES
Calcul de la longueur de corrélationCalcul de la longueur de corrélation
coeff
icie
nt
de
corr
éla
tion
longueur de l’échantillon (en cm)
expérimentalfonction exponentiellefonction gaussienne
cl
Profil de rugosité de Profil de rugosité de BBTMBBTM
longueur de l’échantillon (en mm)
pro
fil
(en
m
m) profil_BBT
M
Calcul de la longueur de corrélationCalcul de la longueur de corrélation
coeff
icie
nt
de
corr
éla
tion
longueur de l’échantillon (en cm)
expérimentalfonction exponentiellefonction gaussienne
cl
D.EM.R.AD2M, Laboratoire Antennes,
Dispositifs et Matériaux Micro-ondes Département ElectroMagnétisme et
Radar
Evolution des caractéristiques Evolution des caractéristiques diélectriques de ESdiélectriques de ES
Evolution de la partie réelleEvolution de la partie réelle Evolution de la partie imaginaireEvolution de la partie imaginaire
322.0moyenne
013.0 typeécart
396.4moyenne
004.0 typeécart
'r
moyenne
Fréquences (GHz)Fréquences (GHz) Fréquences (GHz)Fréquences (GHz)
''rmoyenne
D.EM.R.AD2M, Laboratoire Antennes,
Dispositifs et Matériaux Micro-ondes Département ElectroMagnétisme et
Radar
Etude sur la position relative de la facette et de la surfaceEtude sur la position relative de la facette et de la surface
i’ angle d’incidence ()
Dis
tan
ces
en
m
'RpR'
5.85.66
zone prochezone proche
i’ angle d’incidence ()
Dis
tan
ces
en
m
'RlR'2
79zone lointainezone lointaine
zone proche si :zone proche si : 5.66'5.8 i 2'0 izone lointaine si :zone lointaine si :
et si :et si : 90'79 i
D.EM.R.AD2M, Laboratoire Antennes,
Dispositifs et Matériaux Micro-ondes Département ElectroMagnétisme et
Radar
Cas d’une surface lisse en Cas d’une surface lisse en asphalteasphalte
RésultatsRésultatsPolar HHPolar HH
facette
i’ angle d’incidence ()
Ch
am
ps
rétr
od
iffu
sés
(dB
)+
20
log
RS
i’ angle d’incidence ()
Ch
am
p t
ota
l r
étr
od
iffu
sé (
dB
)+
20
log
RS
totshhS SER
D.EM.R.AD2M, Laboratoire Antennes,
Dispositifs et Matériaux Micro-ondes Département ElectroMagnétisme et
Radar
Cas de la surface Cas de la surface rugueuserugueuse
Polar HH - sPolar HH - szz = 0.50mm, l = 0.50mm, lcc = 6.30mm = 6.30mm
facette
i’ angle d’incidence ()
Ch
am
p t
ota
l r
étr
od
iffu
sé (
dB
)+
20
log
RS
totshhS SER
i’ angle d’incidence ()
Ch
am
ps
rétr
od
iffu
sés
(dB
)+
20
log
RS