Dissertations / Theses on the topic 'Formation de Faisceau Passive'

La récupération d’énergie électromagnétique provenant de sources ambiantes ou intentionnelles, de fréquences allant de 100 MHz à 10 GHz, est apparue ces dernières années comme une solution prometteuse pour développer l’électronique autoalimentée. Cependant, les faibles densités de puissance, généralement plus faibles que 1 μW.cm-2, engendrent de faibles efficacités de redressement et de faibles sensibilités, et la diversité des signaux ambients (direction d’arrivée et polarisation inconnues et variant dans le temps) ne permet pas d’utiliser des antennes directives.Dans cette thèse, les techniques de combinaison de la puissance RF ou DC dans des systèmes de récupération d’énergie à multiples antennes, associées à des structures originales, sont étudiées pour faire face aux différents verrous technologiques. De plus, une nouvelle Figure-de-Mérite, décrivant la capacité d’un système à récupérer de l’énergie ambiante, est développée avec des termes de probabilités représentant la diversité fréquentielle, spatiale et de polarisation des signaux ambiants.La première partie de cette thèse se consacre à la conception d’antennes et de rectennas individuelles efficaces. Des prototypes peu chers et recyclables sont proposés sur un substrat papier grâce à une technique originale de réduction des pertes.Dans la deuxième partie de cette thèse, l’efficacité de conversion RF-DC est améliorée à travers la combinaison de la puissance RF avant le processus de redressement, sans pour autant réduire la couverture spatiale du système. Pour cela, une structure 3D multidirectionnelle de réseaux d’antennes associés à des réseaux interférométriques passifs, pour la formation de faisceaux, est conçue, afin d’obtenir un diagramme de rayonnement multidirectionnel à fort gain. Cette solution inspirée des systèmes de radar et impliquant des matrices de Butler, aboutit à une haute efficacité de conversion RF-DC ainsi qu’à une couverture spatiale optimale. Ainsi, une capacité à récupérer de l’énergie plus grande que celles de l’état-de-l’art est obtenue.La dernière partie de cette thèse propose de remédier à la limite en sensibilité de la combinaison de puissance RF, plus faible qu’avec une combinaison DC en série de la puissance, grâce à un système reconfigurable. Pour cela, des cellules unitaires de rectennas sont conçues afin de former un réseau interférométrique adaptable et extensible, qui offre la possibilité d’obtenir un système hautement efficace et sensible à la fois. Cette solution peut servir à la récupération d’énergie, à la localisation passive et autonome ou à des applications RFID
Wireless energy harvesting (WEH) of ambient or intentional electromagnetic power sources of frequency ranging from 100 MHz to 10 GHz, has appeared as a promising solution to develop self-powered electronics in the past decades. However, the low power densities available, usually lower than 1 uW.cm-2, result in a limited RF-to-DC conversion efficiency and sensitivity of the energy harvesting system (rectenna) and the ambient signal diversities (unknown and time-varying direction of arrival, polarization) prohibit the use of directive antennas.In this thesis, the power combination techniques of Radio Frequency (RF) or Direct Current (DC) power in multi-antenna WEH systems, together with original structures, are investigated to address those challenges. Besides, a new Figure-of-Merit (harvesting capability) for rectennas operating in ambient scenarios is derived with probabilistic terms representing the frequency, polarization and spatial diversities of ambient signals.The first part of this thesis focuses on the design of efficient antenna and rectenna elements. Eco-responsible and low-cost prototypes are proposed by using a paper substrate along with an original strategy for the reduction of the losses.In the second part of this work, the rectification efficiency of a WEH system is enhanced through the combination of the RF power prior to the rectification process, without reduction of the spatial coverage. For this, a 3D multidirectional structure of scanning antenna arrays using passive beam-forming networks is designed to obtain a multidirectional high gain aggregate pattern. This radar-inspired solution involving Butler matrices results in a highly efficient RF-to-DC power conversion along with an optimal angular coverage, which leads to a harvesting capability higher than the state-of-the-art.The last part of this work addresses the limited sensitivity of the RF combination technique compared to that obtained with the series DC combination technique thanks to a reconfigurable system. To this end, modular rectenna unit cells are designed to form a scalable and adaptative interferometric beam-forming network, which offers the possibility to achieve a highly efficient and sensitive WEH system. This solution is suitable for low-power energy harvesting, autonomous passive tracking or RFID applications

Ce travail de thèse a été consacré à l'étude des mécanismes de formation et de croissance des films oxydés par voie sèche (natifs ou ESO) et par voie aqueuse (films anodiques de passivation en solution borate de pH = 9,2) sur les alliages Fe-Ni (25, 50 & 75 at.% Ni) et Fe-Cr (5 à 30 at.% Cr).
Les films sont caractérisés (composition élémentaire et chimique, répartition en profondeur, épaisseur) par des techniques électrochimiques (réduction cathodique) et spectroscopiques associées à l'abrasion ionique (AES, XPS). Une approche quantitative développée en AES pour accéder aux modifications de composition et d'épaisseur produites pendant le vieillissement des films jusqu'à l'état (pseudo)-stationnaire a permis de dégager les mécanismes responsables. La croissance des films passifs anodiques se différencie de celle des films d'oxydation sèche par les réactions superficielles lentes de dissolution, de déshydratation et de déshydroxylation (Fe-Ni). On distingue :
(1) Une formation des films rapide par oxydation préférentielle du fer (Fe-Ni) ou du chrome (Fe-Cr) ; (2) Une croissance lente résultant de la compétition entre la mobilité ionique sous champ électrique (Cabrera-Mott) et l'effet barrière crée par les couches oxydées internes enrichies en fer (Fe-Ni) ou en chrome (Fe-Cr) (Macdonald) ; (3) L'efficacité de la couche barrière augmente aux teneurs croissantes en fer dans les alliages Fe-Ni et devient optimum dans les alliages Fe-Cr au-delà de 15 at.% Cr après vieillissement des films qui acquièrent une meilleure résistance à la corrosion.

L'évolution technologique rapide introduite par les générations des communications sans fil a été motivé par l'émergence de services à fortes valeurs ajoutées nécessitant toujours plus de débit mais aussi une couverture bien meilleure, ceci conduisant in fine à utiliser le spectre plus efficacement. Pour ce faire, la Sixième Génération (6G) des réseaux sans fil, pourra s'appuyer sur des technologies innovantes telles que les Surfaces Intelligentes Reconfigurables (RIS) et le Massive Multiple Input Multiple Output (mMIMO), ces dernières pourraient y jouer des rôles cruciaux. Cette thèse explore l'intégration des RIS dans les systèmes mMIMO dans le but d'améliorer les performances des communications sans fil.La première partie de la thèse, porte sur l'application de la Division et Multiplexage Spatiaux Conjoint (JSDM) dans les systèmes MIMO multi-utilisateur assistés par une RIS. En positionnant stratégiquement les RIS près des utilisateurs dont les canaux directs avec la station de base (BS) sont dégradés, nous développons des solutions pour adapter les algorithmes de regroupement d'utilisateurs JSDM en prenant en compte les configurations RIS. Cette approche exploite les signatures spatiales et introduit une étape de précodage supplémentaire pour le JSDM, atténuant les effets néfastes du canal RIS-BS, améliorant ainsi significativement le débit somme et la couverture du système. Les solutions proposées démontrent le potentiel des RIS dans le but d'améliorer la couverture en établissant des liens robustes entre la BS et les utilisateurs, améliorant ainsi les performances globales du réseau.La deuxième partie aborde le défi des canaux BS-RIS de faible rang en proposant un système RIS distribué. En déployant des RIS intermédiaires entre la BS et une RIS principale, nous créons un canal intégré ayant un rang amélioré, et adapté pour servir plusieurs utilisateurs simultanément. La performance de ce paradigme est évaluée en prenant un précodage Regularized Zero Forcing (RZF) et le JSDM,les décalages de phase des signaux, par les RISs, y sont optimisés par un algorithme de montée de gradient projeté. Les résultats démontrent des améliorations de performance substantielles, même dans des conditions de perte de chemin élevée, due à la double réflexion par les RISs. Cette stratégie de déploiement augmente non seulement le gain de multiplexage spatial, mais aussi réduit la complexité de l'estimation de l'information sur l'état du canal.Dans la dernière partie, nous introduisons un nouveau cadre coopératif qui permet aux RIS de changer dynamiquement de rôle entre principal et intermédiaire. Cette double fonctionnalité permet des réponses flexibles d'une part aux évolutions environnementales et d'autre part aux besoins des utilisateurs, en optimisant dynamiquement les gains de multiplexage spatial ainsi que la couverture. La conception d'un codebook de focalisation pour chaque RIS et la mise en place de la politique de planification dynamique basées sur la théorie de l'optimisation de Lyapunov permettre de maintenir la stabilité des files d'attente de données des utilisateurs et d'optimiser les débits à long terme. La planification coopérative garantit que le gain de multiplexage spatial est dynamiquement transféré d'une région à une autre, offrant des performances MU-MIMO fiables tout au long de la cellule.À travers des études analytiques et de simulation rigoureuses, cette thèse fournit des perspectives pratiques sur le déploiement des RIS, soulignant le potentiel de la technologie RIS dans le but d'améliorer significativement les performances de communication sans fil. Les résultats soulignent l'impact important des RIS sur l'efficacité du réseau, la couverture et l'expérience utilisateur, ouvrant la voie à la prochaine génération de systèmes de communication sans fil
The rapid advancement of wireless communication technologies has been driven by the increasing demand for higher data rates, better coverage, and more efficient spectrum utilization. As we transition towards the Sixth Generation (6G) of wireless networks, innovative technologies such as Reconfigurable Intelligent Surfaces (RIS) and Massive MIMO (mMIMO) are set to play crucial roles in meeting these demands. This thesis explores the integration of RIS with mMIMO systems to enhance wireless communication performance, particularly in Multi-User MIMO (MU-MIMO) scenarios.In the first part of the thesis, we focus on the application of Joint Spatial Division and Multiplexing (JSDM) in RIS-aided MU-MIMO systems. By strategically positioning RIS near users with weak direct Base Station (BS) channels, we develop solutions to adapt JSDM user clustering algorithms for RIS configurations. This approach leverages spatial signatures and introduces an additional precoding stage to JSDM mitigating the adverse effects of the RIS-BS channel, significantly improving the sum rate and system coverage. The proposed solutions demonstrate the potential of RIS to enhance coverage by establishing robust links between the BS and users, thereby improving overall network performance.The second part of the thesis addresses the challenge of low-rank BS-RIS channels by proposing a distributed RIS system. By deploying intermediate RISs between the BS and a main RIS, we create an integrated channel with enhanced rank characteristics, suitable for serving multiple users simultaneously. The performance of this paradigm is analyzed under Regularized Zero Forcing (RZF) and JSDM precoding, with RIS phase shifts optimized through a projected gradient ascent algorithm. The results demonstrate substantial performance improvements, even under high double reflection path-loss conditions. This innovative deployment strategy not only increases the spatial multiplexing gain but also reduces the complexity of channel state information (CSI) estimation.In the final part, we introduce a novel cooperative RIS framework that allows RISs to dynamically switch roles between main and intermediate. This dual functionality enables flexible responses to changing environmental conditions and user requirements, optimizing spatial multiplexing gains and overall coverage. We design a focusing codebook for each RIS and develop dynamic scheduling policies based on Lyapunov optimization theory to maintain user data queue stability and optimize long-term user data rates. The cooperative scheduling framework ensures that the spatial multiplexing gain is dynamically shifted from one region to another, providing reliable MU-MIMO performance throughout the cell.Through rigorous analytical and simulation studies, this thesis provides practical insights into the deployment of RIS in future 6G networks, highlighting the potential of RIS technology to significantly enhance wireless communication performance. The findings underscore the transformative impact of RIS on network efficiency, coverage, and user experience, paving the way for the next generation of wireless communication systems

Cette thèse porte sur l'étude, la conception et la réalisation d'antennes à réseau transmetteur à reconfiguration électronique de faisceau. Un réseau transmetteur se compose d'une ou plusieurs sources focales qui illuminent un réseau de cellules élémentaires. La puissance incidente sur le réseau est transmise dans l'espace libre comme dans le cas d'une lentille. Des déphaseurs sont intégrés sur le réseau afin de contrôler la distribution de phase sur l'ouverture de l'antenne. En modifiant cette distribution de phase, nous pouvons générer un faisceau dans une direction donnée et/ou synthétiser un diagramme avec un gabarit défini. Les performances théoriques des réseaux transmetteurs sont analysées en détail en utilisant un simulateur numérique ad hoc basé sur un modèle analytique. Une technique pour la réduction de la distance focale basée sur l'utilisation de plusieurs sources focales et une méthode de réduction des pertes par débordement en utilisant une source focale à faisceau formé sont aussi présentées. Un prototype de réseau transmetteur à reconfiguration électronique de faisceau en bande X a été conçu, réalisé et caractérisé. Ce prototype, en polarisation linéaire, se compose de 20×20 cellules élémentaires. 800 diodes PIN ont été intégrées sur ce réseau afin de contrôler la phase de transmission de chaque élément rayonnant. Un gain maximal dans l'axe de 22,7 dBi, une bande passante de 1,56 GHz (15,6% à 10 GHz), un rendement total de 52,9% et une capacité de dépointage 2D de ±70° ont été mesurés. Enfin la possibilité d'utiliser des interrupteurs MEMS pour réduire les pertes d'insertion de la cellule élémentaire et la consommation totale de puissance a été étudiée
This PhD thesis investigates the design and realisation of electronically reconfigurable transmit-array antennas. A transmit-array is composed of one or more focal sources illuminating a first antenna array operating in receive mode and connected, using phase-shift elements, to a second antenna array operating in transmission mode. The incident power received on the first array, as in the case of a lens, is transmitted in the free space and can be focused or collimated by tuning the transmission phase of the unit-cells in order to obtain a specific phase distribution across the array aperture. Beam-steering and beam-forming can be achieved using electronically tunable unit-cells. A theoretical study of transmit-arrays performances has been carried out using an in-house CAD tool based on analytical formulas. The reduction of the focal distance using multiple feeds and the reduction of the spill-over losses using a beam-formed focal source have been investigated as well. A linearly-polarized electronically reconfigurable transmit-array at X-band frequencies has been designed and demonstrated. This prototype is composed of 20×20 unit-cells. 800 PIN diodes have been integrated on the array in order to control the transmission phase of each unit-cell. A maximum broadside gain of 22,7 dBi, a bandwidth of 1,56 GHz (15,6% at 10 GHz), a total efficiency of 52,9% , and a 2D beam-steering capability of ±70% have been measured. Finally, the use of RF-MEMS switches to reduce the unit-cell insertion losses and the transmit-array total power consumption has been investigated

Le laser, utilise comme source d'energie, permet de realiser la plupart des traitements superficiels envisageables. Notre etude porte sur la formation d'alliages fer-chrome et fer-nickel obtenus par fusion superficielle d'un echantillon de fer prealablement revetu d'un depot electrolytique de nickel ou de chrome. L'analyse metallurgique a permis de definir les parametres du traitement (puissance laser, vitesse de deplacement, epaisseur de chrome ou de nickel. . . ) pour l'obtention d'alliage homogene a teneur controlee en element d'addition. Des surfaces de plusieurs cm#2 ont ete elaborees par un traitement multipasses. L'homogeneite des alliages est presentee ainsi que des resultats d'essai de corrosion en milieu d'acide sulfurique

De nos jours, les antennes à réseaux transmetteurs attirent un grand intérêt pour de nombreuses applications civiles et militaires aux bandes de fréquence comprises entre 10 et 110 GHz (réseaux de communication 5G, liens point à point, radars, etc.).Le travail de thèse vise à faire des innovations dans la modélisation et la conception d'antennes à réseaux transmetteurs pour des applications en bande Ka (28-40 GHz). Il porte plus précisément sur le développement d'outils numériques pour l’analyse théorique des réseaux transmetteurs, la conception et la démonstration de plusieurs prototypes avec des fonctionnalités avancées, telles que des réseaux transmetteurs passifs (larges bandes ou à multifaisceaux) et actifs (à reconfiguration électronique).La première partie des travaux consiste en une analyse théorique des réseaux transmetteurs. Dans un premier temps, l’impact de la méthode de compensation de phase sur les performances des réseaux transmetteurs est étudié. La loi de compensation de phase de l’onde quasi-sphérique incidente sur l’ouverture du réseau transmetteur est calculée en utilisant deux méthodes nommées compensation à phase constante et compensation par ligne à retard, et nous montrons que cette dernière permet d’augmenter la bande passante du réseau transmetteur et de corriger les erreurs de dépointage du faisceau. Dans un second temps, le principe de fonctionnement des réseaux transmetteurs facettés est décrit en détail. La simulation numérique du réseau transmetteur à trois facettes est validée au travers de simulations électromagnétiques 3-D. Pour un certain angle d’inclinaison, nous montrons que la bande passante et la capacité de dépointage du réseau transmetteur sont améliorées au détriment du gain.La suite des travaux porte sur la conception et le prototypage de deux réseaux transmetteurs passifs, dont l’un à faisceau collimaté et très large bande et l’autre à quatre faisceaux fixes. Les deux réseaux transmetteurs sont basés sur une cellule élémentaire à 3bits qui assure une double fonction à savoir la compensation de phase et la conversion de la polarisation linéaire en circulaire. Le réseau passif à faisceau collimaté présente un gain mesuré de 33,8 dBi (correspondant à une efficacité d'ouverture de 51,2%) et une bande passante à -3 dB supérieure à 15,9%. La distribution de phase du réseau transmetteur à quatre faisceaux a été optimisée par un algorithme génétique afin d’avoir des faisceaux dépointés à ± 25° dans le plan horizontal et le plan vertical à la fréquence d’optimisation.La dernière partie des travaux vise la conception d’un réseau transmetteur reconfigurable à 27-31 GHz. Dans un premier temps, une cellule élémentaire active à quatre états de phase (2 bits) en polarisation linéaire a été conçue et validée expérimentalement. Elle est composée de six couches métalliques imprimées sur trois substrats. Les éléments rayonnants sont des antennes patch rectangulaires comprenant chacun deux diodes PIN pour contrôler la phase de transmission. Le principe de fonctionnement de la cellule élémentaire a été validé expérimentalement avec des pertes d’insertion minimales de 1.6-2,1 dB et une bande passante en transmission (à 3 dB) de 10-12,1% pour les quatre états de phase 0 °, 90°, 180° et 270°. Cette cellule a ensuite été utilisée pour la conception d’un réseau transmetteur reconfigurable comprenant 14 × 14 cellules unitaires et 784 diodes PIN. Un prototype a été réalisé et caractérisé, il présente un gain maximum mesuré de 19,8 dBi, correspondant à une efficacité d'ouverture de 23,5%, et une bande passante à 3 dB de 4,7 GHz (26,2-30,9 GHz). Malgré quelques éléments défaillants, ce prototype valide le principe de fonctionnement et la faisabilité de réseaux transmetteurs en bande Ka avec une quantification de phase de 2 bits et constitue une des premières réalisations de ce type dans l’état de l’art actuel
Nowadays, transmitarray antennas are of great interest for many civil and military applications in frequency bands between 10 and 110 GHz (5G mobile networks, point-to-point communication systems, radars, etc.).This thesis aims to make major innovations in modeling and design of transmitarray antennas for Ka-band applications (28-40 GHz). It focuses on the development of numerical tools, and the design and demonstration of several prototypes with advanced functionalities, such as passive (broadband or multibeam) and active (at electronic reconfiguration) transmitarrays.The first part of the work consists of a theoretical analysis of the transmitarray antenna. In a first step, the impact of the phase compensation method on the performance of the transmitarray is studied. The phase compensation law of the quasi-spherical wave incident on the array aperture is calculated using two methods called constant phase compensation and true-time delay (TTD) compensation. The numerical results show that TTD compensation allows an increase of the transmitarrays bandwidth and a reduction of the beam squint as compared to constant phase-shift compensation. In a second step, the operating principle of facetted transmitarrays is described in detail. The numerical simulation of a 3-facet transmitarray is validated through 3-D electromagnetic simulations. For a certain facet angle, the bandwidth and the beam scanning capability of the TA are improved at the expense of the gain.The next step of the work concerns the design and prototyping of two passive transmitarray antennas, one with a collimated and a large bandwidth, and the other with four fixed beams. The two transmitarrays are based on a 3-bit unit-cell providing two functions, namely the phase compensation and the polarization conversion from linear to circular. The passive beam-collimated transmitarray exhibits a measured gain of 33.8 dBi (corresponding to an aperture efficiency of 51.2%) and a 3-dB gain-bandwidth larger than 15.9%. The quad-beam transmitarray phase distribution has been optimized by a genetic algorithm code coupled with an analytical tool. The array is designed to radiate four beams at ±25° in the horizontal and vertical planes at the optimization frequency.The last part of the work aims to the design of a 27-31 GHz reconfigurable transmitarray antenna. Initially, an active unit-cell with four phase states (2 bits) in linear polarization was designed and validated experimentally. It consists of six metal layers printed on three substrates. The radiating elements are rectangular patch antennas, each of them including two PIN diodes to control the transmission phase. The operating principle of the unit-cell has been experimentally validated with a minimum insertion loss of 1.6-2.1 dB and a 3-dB transmission bandwidth of 10-12.1% for the four phase states. 0°, 90°, 180° and 270°.Then, this unit-cell was used for the design of a reconfigurable transmitarray antenna comprising 14 × 14 unit cells and 784 PIN diodes. A prototype was realized and characterized, it presents a measured maximum gain of 19.8 dBi, corresponding to an aperture efficiency of 23.5%, and a 3-dB bandwidth of 4.7 GHz (26.2% at 30.9 GHz). Despite some faulty elements, this prototype validates the operating principle and the feasibility of Ka-band transmitarray antennas with a 2-bit phase quantization. It is one of the first demonstration of such an antenna in the current state of the art

L’étude de l'épaississement du givre autour d'un tube et d'un faisceau de tubes, nous a permis de mettre en évidence les phénomènes liant la dynamique de l'écoulement incident et sa modification due à l'interaction des tubes et les conséquences sur le phénomène du transfert convectif et notamment la formation du givre. L’analyse de la fréquence d'échappement tourbillonnaire nous a également permis d'expliquer les résultats obtenus concernant l'importance de la position des tubes dans un faisceau sur l'épaississement du givre. Il apparait qu'un tube dans un faisceau se comporte comme un tube isolé si la distance entre les tubes est supérieure à trois fois leur diamètre et que l'épaississement du givre est plus important sur les tubes de première nappe. L’influence de la nature de l'écoulement incident est primordiale et l'épaississement du givre devient indépendant de la vitesse de l'écoulement extérieur à partir de 10 m/s. Les effets de la turbulence initiale sont importants dans le cas d'un tube isolé, si cette dernière est supérieure à 13%. Ils disparaissent dans le cas d'un faisceau en raison de l'accélération et de la laminarisation de l'écoulement. On montre également l'importance des conditions psychrométriques de l'atmosphère ambiante et nous présentons les résultats pour le climat océanique et le climat tropical. On donne une formule semi-empirique permettant de prédire cette évolution de l'épaississement du givre autour d'un tube isolé et d'un faisceau de tubes ranges cote à cote. Cette formulation est basée sur le modèle de Schneider. Elle tient compte de l'influence de la vitesse de l'écoulement incident et sa modification due à l'interaction des tubes et des conditions psychrométriques de l'atmosphère ambiante.

Corrosion in reinforced concrete bridge decks has always been a concern amongst engineers. However, as structures continue to increase in size and in the amount of reinforcement present, consideration must be given to parameters such as the clear spacing arrangements between bars, the presence and absence of stay-in-place (SIP) forms, and differences in the cathode bar to anode bar ratios. Limited research has been performed to determine the effects of the parameters (Shiessel, P. 1986). Research has been conducted on the effects of macrocell corrosion compared to microcell corrosion. Previous studies have shown that the measured microcell corrosion is not augmented greatly by the macrocell current (Andrade et al. 1991). In this study, twenty-seven specimens were cast with reinforcing steel to represent reinforcing mats at the top and bottom of each specimen. Top and bottom spacing arrangements were approximately 51, 76, 102 mm (2, 3, and 4-inches), cathode-to-anode bar (C/A) ratios were 2 and 1, and the presence and absence of SIP were considered. Macrocell currents, resistivity measurements, half-cell potential measurements, and corrosion current densities were recorded over a 273 day time period to compare the differences that existed amongst the three different parameters. Based upon the data that was collected, no significant differences were recorded when comparisons were made between the spacing arrangements, the absence and presence of SIP, and differences in C/A ratios. The formation of the passive layer was confirmed by the corrosion current densities and half-cell potentials. The rate of the formation of the passive layer occurred in two distinct periods, a rapid rate from casting to about 105 days and a significantly slower rate beyond 105 days after casting. There was no detected influence of the macrocell activity on the formation of the passive layer throughout the 273 day study period.
Master of Science

La bande sub-millimétrique allant globalement de 300 GHz à 3 THz possède des propriétés similaires à la capacité de pénétration de photons non ionisants à travers des matériaux optiquement opaques. Pour l'imagerie THz, il est ainsi possible de détecter des objets cachés à l'intérieur de paquets, de vêtements ou de matelas... Avec l’évolution des technologies intégrées et l’augmentation des fréquences de coupure des transistors 〖(f〗_t/f_max), de nombreux circuits et systèmes ont été réalisés à des fréquences autour de 300 GHz, en particulier les systèmes de formation de faisceau. Ces systèmes permettent de générer un signal et de l’orienter électroniquement dans une direction définie de l’espace. Dans ce travail, une architecture originale d’un tel système est proposée. Elle repose sur la génération d’un signal dans la bande 270-300 GHz, tout en contrôlant sa phase à l’aide de déphaseurs implémentés au niveau de la voie LO dans la bande 45-50 GHz. La complexité du système impose une stratégie qui consiste à réaliser chaque bloc seul. Pour cela, l’émetteur dans la bande 270-300 GHz a été réalisé dans un premier temps. Il est composé d’un oscillateur verrouillé par injection sous-harmonique (45-50 GHz), d’un mélangeur passif et d'amplificateurs IF. Ensuite une architecture innovante de déphaseur a été réalisée, basée sur des lignes couplées à ondes lentes. Finalement, une chaîne de multiplication de fréquence a été réalisée afin de générer le signal d’injection à l’aide d’un signal basse fréquence (3-5 GHz). Les circuits ont été fabriqués en technologie BiCMOS 55 nm de STMicroelectronics. Les résultats de mesure correspondent sont en très bon accord avec les simulations, et les performances obtenues sont à l’état de l’art. Une fois les blocs élémentaires validés, des sous-systèmes ont été réalisés pour valider le bon fonctionnement d’une voie complète du réseau d'antennes. En termes de perspectives, ce travail ouvre la voie vers la conception et la réalisation d'un système complet d'orientation de faisceau contenant plusieurs voies/antennes
The sub-millimeter wave band that covers the frequency range from 300 GHz to 3 THz has an interesting properties such the ability to penetrate materials. For THz imaging, it is possible to detect objects inside packages, clothes... With the evolution of integrated technologies and the increase of the cut-off frequencies of transistors 〖(f〗_t/f_max), many circuits and systems have been fabricated around 300 GHz, especially phased arrays for beamforming applications. These systems generate a signal and steer it electronically in a direction of the space. In this work, a novel architecture of phased array is proposed. It is based on the generation of a signal in the 270-300 GHz band, while controlling its phase by using phase shifters implemented in the LO path in the 45-50 GHz band. Each bloc should be measured in a stand-alone version, in order to get an idea about whole system performances. For this, the transmitter in the 270-300 GHz band has been realized first. It consists of a sub-harmonic injection locked oscillator, a passive mixer and IF amplifiers. Then, a novel architecture of phase shifter was proposed, it is based on slow waves coupled lines. Finally, a frequency multiplier chain was performed to generate the injection signal by using a lower frequency signal (3-5 GHz). The circuits are fabricated in a 55nm BiCMOS technology from STMicroelectronics. Measurements results are in a good agreement with simulations. Once the blocks are validated, sub systems are realized in order to validate one path of the array. The perspectives of this work include the design and realization of the complete phased array with multiple paths/antennas

This thesis concerns the decentralized formation shape control of a set of homogeneous agents in the plane whose actuation dynamics are nonlinear and passive. The formation shape is specified by a subset of interagent distances. The formation is modeled as an undirected graph, with vertices representing the agents. An edge exists between two vertices if the specification provides the distance between them. Enough distances are assumed to have been specified to make the underlying graph rigid. Each agent executes its control law by measuring its relative positions from its neighbor and by knowing its absolute velocity. The control law is the same as previously proposed for a network where the agents have linear time invariant (LTI) passive dynamics. Despite the nonlinearity we show local convergence of this same law. The stability proof is in fact simpler than given in the LTI case through a redefinition of the state space. The results are verified by simulations that show that the control law can indeed stabilize under wider ranges of dynamics than previously perceived.

The superbly exposed Rocknest Formation, Wopmay Oroqen, N.W.T., Canada, is an early Proterozoic (l.B9 Ga) passivemargin carbonate platform. It is an eastward-thinning prism, 0 to 1,100 m thick, extending for over 220 km parallel to strike, and over 200 k.m perpendicular to strike. It contains from west to east, slope, outer-shelf, shoaloomplex, and inner-shelf facies. Slope facies are rhythmites, megabreccias and rhythmite breccias. Outershelf faciea include stromatolitic reefal boundstone and backreef ooid/intraclast grainstore. Shoal-complex facies are shallowing-upward cycles of tufa, cryptalgalaminite, laminated dolosiltite/lutite, overlain by tepees, breccias and pisolite; these formed a paleotopographic high, restricting an eastern "lagoon" from western ocean. Innershelf facies are dominantly asymmetric, shallowing-upward cycles of "lagoonal" mixed carbonates and siliciclastics, that grade up into intertidal stromatolitic dolomites; cyclic facies pass eastward into non—cyclic siliclastics of central and eastern "lagoon". The shelf was terminally drovmed during attempted subduction of the margin. Individual cycles are correlatable for over 200 km parallel to strike and over 120 Ion perpendicular to strike. Cycles formed in response to small, asymmetric (rapid rise/slow fall) eustatic oscillaticns in sea-level (= 10 m). An alpine glacio-eustatic model accounts for the origin of cycles best. During sea-level rise, rapid transgression and submergence of tidal flats occurred along eastern margin of the shoal-complex, followed by eastward expansion of the shoal—complex, and slow progradation of tidal flats over lagoonal facies during sea-level fall. Computer modelling of Rocknest cycle types across the platform provides important information on absolute l sedimentation rates and lag times.
Ph. D.

The Lower Ordovician Garden City Formation is part of the thick sequence of Lower Paleozoic limestones, dolostones, and minor siliciclastic sedimentary rocks of the western United States. The carbonate rocks were formed predominantly by shallow water deposition in tropical, passive-margin epeiric seas. The Garden City Formation is composed of nine lithotypes which represent the various environments. The formation is a storm-influenced transgressive sequence which may be divided into innershelf shallow subtidal and outer-shelf deep subtidal environments separated by a skeletal accumulation. The skeletal accumulation, formed by storm initiation, was a submerged topographic high, below normal wave base. The inner shelf includes the initial peritidal transgressive and shoreface material, which was extensively reworked by storm action, and a patchy distribution of shallow subtidal deposits. It is characterized by shoreward fossil banks and mud mounds, a restricted fauna, large amounts of terrigenous material and repeated occurrences of storm-created intraclastic layers within a nodular limestone. The outer shelf sediments have a diverse fauna, are extensively burrowed and bioturbated, and have significant amounts of chert. Uncommon intraformational conglomerate layers signify deposition below mean storm-wave base. The Garden City Limestone facies were deposited in broad, energy-related zones parallel to the ancient shoreline. These facies were compared to the model of epeiric sea deposition presented by Shaw (1964) and Irwin (1965). There was a lack of evidence within the Garden City sediments to support the existence of an extensive, shoreward, tideless low-energy zone as predicted by the model. The inner shallow subtidal environments remained near normal marine conditions, with water circulation provided by tidal action. Early diagenetic features of the Garden City Formation include compaction, micritization, cementation and neomorphism. Chert formation preceded pressure solution and probably represents silicification of burrows. Dolomitizing fluids moved along faults, unconformities, and bedding planes to selectively dolomitize the formation. Near-surface weathering resulted in dedolomitization and the oxidation of pyrite to hematite.

L’imagerie passive s’appuie sur des algorithmes de formation de voie qui nécessitent des sondes de grande ouverture pour offrir de bonnes résolutions axiales ; or, en imagerie passive 3D, les sondes matricielles actuellement commercialisées ne vérifient pas cette contrainte. De plus, ces sondes présentent un grand nombre d’éléments, ce qui rend leur utilisation particulièrement lourde. Ce travail de thèse porte sur l’étude et l’amélioration de l’imagerie passive de la cavitation en s’intéressant à deux aspects en particulier : (i) la mise en œuvre pratique et efficace de l’imagerie passive en 3D, (ii) la problématique de l’imagerie de sources étendues telles que des nuages de cavitation. Nous avons combiné l’application des méthodes sparse (pour réduire le nombre d’éléments actifs de la sonde utilisée) et la transposition du 2D au 3D des algorithmes adaptatifs dans le domaine fréquentiel. Ce formalisme utilise l’estimation robuste de la matrice de densité inter-spectrale (CSM) et nous a permis d’implémenter simplement et efficacement différents algorithmes : Delay-And-Sum (DAS), Robust-Capon-Beamformer et Pisarenko. L’efficacité de ces algorithmes en 3D a été testée en termes de largeur à mi-hauteur, de contraste et d’erreur de position, sur une source ponctuelle en simulations et sur une expérience de réflecteur ponctuel. Enfin, pour répondre à la réalité des nuages de cavitation, nous nous sommes intéressés au comportement de ces méthodes de reconstruction dans le cas de sources étendues. Nos simulations en 2D montrent l’évolution des images reconstruites en fonction de caractéristiques du nuage de cavitation. Ce travail apporte une solution concrète de mise en œuvre simple de l’imagerie passive 3D ainsi que des éléments de réponse quant aux attentes sur la localisation et la caractérisation d’un nuage de cavitation
Passive imaging relies on beamforming algorithms that require large aperture probes to provide good axial resolutions; however, in 3D passive imaging, the matrix probes currently marketed do not meet this constraint. Moreover, these probes have a large number of elements, which makes their use particularly unwieldy. This thesis work focuses on the study and improvement of passive cavitation imaging by addressing two aspects in particular: (i) the practical and efficient implementation of 3D passive imaging, (ii) the problem of imaging large sources such as cavitation clouds. We have combined the application of sparse methods (to reduce the number of active elements of the probe used) and the transposition from 2D to 3D of adaptive algorithms in the frequency domain. This formalism uses the robust estimation of the inter-spectral density matrix (CSM) and allowed us to implement simply and efficiently different algorithms: Delay-And-Sum (DAS), Robust-Capon-Beamformer and Pisarenko. The efficiency of these algorithms in 3D has been tested in terms of width to half height, contrast and position error, on a point source in simulations and on a point reflector in experiments. Finally, in order to address the reality of cavitation clouds, we have investigated the behavior of these reconstruction methods in the case of extended sources. Our 2D simulations show the evolution of the reconstructed images as a function of the cavitation cloud characteristics. This work provides a concrete solution for a simple implementation of 3D passive imaging as well as answers to the expectations on the localization and characterization of a cavitation cloud

Approved for public release; distribution is unlimited.
The Navy currently uses Nickel-Aluminum Bronze (NAB) for its propellers. Friction stir processing (FSP) is a proposed method of improving the mechanical properties of NAB, and it is believed to improve the corrosion-resistive properties of NAB. This thesis used multiple techniques to compare the corrosion resistance of as-cast NAB with FSP NAB. Passive films were grown on the as-cast (AC) and FSP samples and modeled in order to relate the impedance data to changes in phase and microstructure resulting from FSP of NAB. Impedance modeling provides a way of measuring the passive film that forms on a metal and protects it from corrosion. In addition, cyclic polarization data was taken in order to study the stability of the films over a range of potentials. This data was then compared with SEM images to link the changes in the passive films with the changes in microstructure that occurred due to FSP.

Cette thèse est consacrée à l'exploitation des propriétés de non circularité et de non gaussianité des signaux en traitement d'antennes.Dans une première partie de cette thèse, nous nous intéressons au contexte de la formation de voies (beamforming) pour la réception d'un signal utile inconnu, dont le vecteur directionnel est connu, corrompu par un bruit potentiellement non circulaire et/ou non gaussien. Dans des études récentes, un beamformer MVDR (Minimum Variance Distortionless Response) linéaire au sens large WL (Widely Linear) exploitant la non circularité au second ordre (SO) des interférences a été introduit et analysé. Cependant, ce beamformer demeure sous optimal pour la réception d'un signal utile non circulaire au SO, du moment où il n'exploite pas la non circularité de ce dernier. C'est ainsi, que notre contribution a porté principalement sur l'introduction, l'étude de performances et la mise en \oe uvre d'un beamformer MVDR WL. Ce dernier, basé sur une décomposition orthogonale originale du signal utile introduisant une contrainte supplémentaire, prend en considération la non circularité du signal utile et celle des interférences. L'étude des performances de ce beamformer a montré que ce dernier améliore toujours les performances en présence de signaux non circulaires. Dans le même contexte et pour la réception de signaux non gaussiens, nous avons introduit et étudié un beamformer MVDR non linéaire de Volterra. Ce beamformer dont les contraintes s'adaptent à la non circularité des brouilleurs, a été étudié à l'ordre trois sous sa forme équivalente GSC. Cette structure, dite complète, prend en compte conjointement des propriétés de non circularité et de non gaussianité des brouilleurs. L'analyse des performances en gains en SINR de ce récepteur est donnée pour la réception d'un signal réel corrompu par des brouilleurs non gaussiens et non circulaires d'ordre deux et quatre. Cette analyse a montré que la prise en considération de ces propriétés améliore toujours les performances. Dans une deuxième partie nous nous intéressons au contexte de détection selon deux volets: Le premier volet consiste en la détection d'un signal utile réel connu de paramètres inconnus, noyé dans un bruit total potentiellement non circulaire au SO et de matrice de covariance inconnue. Ainsi, suivant une approche basée sur le test de rapport de vraisemblance généralisé GLRT (Generalized Likelihood Ratio Test), de nouveaux récepteurs pour la détection d'un signal réel connu avec différents ensembles de paramètres inconnus ont été récemment introduits. Néanmoins, les performances de ces récepteurs, n'ont été que partiellement étudiées. Notre contribution a porté sur l'étude des distributions exactes et asymptotiques des statistiques associées au LRT et au GLRT sous H_0 et H_1. Cette étude a permis de donner les expressions théoriques exactes des probabilités de détection et de fausse alarme des récepteurs LRT, et celles asymptotiques pour certains récepteurs GLRT. Nous avons aussi complété cette analyse par des simulations Monte-Carlo en courbes ROC (Receiver Operating Characterisics) pour l'ensemble des détecteurs GLRT. Le deuxième volet, consiste en la détection de non circularité au SO de signaux aléatoires mono et multidimensionnels complexes. Nous avons donné la distribution asymptotique du GLR de non circularité sous H_0 et H_1 dérivé sous l'hypothèse de distribution gaussienne mais utilisée sous une distribution arbitraire non nécessairement gaussienne des données. Ces données considérées sont indépendantes, mais non nécessairement identiquement distribuées, ce qui permet de traiter des situations pratiques où les données non circulaires sont perturbées par un résidu de fréquence et un bruit additif gaussien circulaire. Cette analyse a été aussi complétée par des courbes ROC.

We present a study of the relation between galaxy stellar age and mass for 14 members of the z = 1.62 protocluster IRC 0218, using multiband imaging and HST G102 and G141 grism spectroscopy. Using UVJ colors to separate galaxies into star-forming and quiescent populations, we find that, at stellar masses M*>= 10(10.85)M circle dot the quiescent fraction in the protocluster is f(Q) = 1.0(-0.37)(+0.00), consistent with a similar to 2x enhancement relative to the field value, f(Q) = 0.45(-0.03)(+0.03). At masses 10(10.2)M circle dot <= M* <= 10(10.85)M circle dot, f(Q) in the cluster is f(Q) = 0.40(-0.18)(+0.20), consistent with the field value of f(Q) = 0.28(-0.02)(+0.02). Using galaxy D-n(4000) values derived from the G102 spectroscopy, we find no relation between galaxy stellar age and mass. These results may reflect the impact of merger- driven mass redistribution-which is plausible, as this cluster is known to host many dry mergers. Alternately, they may imply that the trend in f(Q) in IRC 0218 was imprinted over a short timescale in the protocluster's assembly history. Comparing our results with those of other high- redshift studies and studies of clusters at z similar to 1, we determine that our observed relation between f(Q) and stellar mass only mildly evolves between z similar to 1.6 and z similar to 1, and only at stellar masses M* <= 10(10.85) M circle dot Both the z similar to 1 and z similar to 1.6 results are in agreement that the red sequence in dense environments was already populated at high redshift, z greater than or similar to 3, placing constraints on the mechanism(s) responsible for quenching in dense environments at z >= 1.5.

Le travail de thèse a pour objectif d’estimer précisément la quantité d’eau que l’on peut espérer collecter par la rosée dans le village côtier de Mirleft (Maroc), de la comparer avec le brouillard, la pluie et d’estimer sa qualité. La mise en place à Mirleft d’une station de mesure a permis d’obtenir des données concernant la période comprise entre le 01/05/2007 et le 31/04/2008. L’eau de rosée représente 40 % de l’apport annuel en pluie et apparaît donc comme une composante essentielle de l’apport hydrique total. Une approche mathématique de la modélisation de la rosée a estimé son rendement sur une quinzaine de sites répartis sur tout le territoire du Maroc. Concernant les analyses chimiques, les pH moyens de la rosée et de la pluie sont respectivement égaux à 7,40 et 6,85 avec une conductivité moyenne de 727,25 et 316 μS/cm, représentant une minéralisation totale de 150 mg L-1. Une analyse en composante principale a été réalisée sur les données afin d’identifier l’origine possible des ions. Pour estimer la contribution marine et non marine de ces ions, la fraction du sel provenant de la mer (SSF) a été calculée. On a constaté l’influence du climat sur la chimie de la rosée et par conséquent les variations temporelles. Les quantités d’ions mesurées et les analyses biologiques montrent que l’eau de rosée est potable vis-à-vis des recommandations de l’OMS. Les résultats en termes de rendements associés aux analyses chimiques de l’eau de rosée et le succès du condenseur de démonstration dans différentes régions où notre équipe a réalisé ces recherches nous ont incité à équiper avec succès des grands systèmes de collectes à Idousskssou (8 km SE de Mirleft) pour l’usage de la population locale.

Les métasurfaces sont des matériaux artificiels qui peuvent être combinés avec des éléments micro-ondes traditionnels dans des solutions révolutionnaires. Les recherches sur l'utilisation des métasurfaces dans les rôles de réflecteur et/ou de superstrat d'antenne se sont considérablement intensifiées à partir du début des années 2020, en raison de leurs fonctionnalités innovantes alignées avec les dernières tendances en Télécommunications. Dans cette thèse, des méthodologies pour l'utilisation de métasurfaces passives et actives dans la conception d'antennes sont présentées. Une première méthodologie qui exploite à la fois les comportements proches du conducteur électrique parfait (CEP) et du conducteur magnétique parfait (CMP) d'un conducteur magnétique artificiel (CMA) bi-bande est utilisée pour concevoir une antenne directive multibande à faible encombrement. Cette méthodologie est validée avec un prototype pour les normes européennes 4G/5G et Wi-Fi 2.4/5/6E, fonctionnant dans les bandes suivantes : 2.40–2.70 GHz, 3.40–3.80 GHz, 5.17–5.83 GHz, and 5.93–6.45 GHz. De plus, une méthodologie pour gérer le mécanisme Fabry-Pérot dans une antenne composée d'une bow-tie avec les bords arrondis rainurés, d'un AMC passif bi-bande et d'une métasurface Huygens active multibande est présentée. Cette méthodologie est validée avec la conception d'une antenne multibande, directive, à faible encombrement qui effectue un dépointage du faisceau indépendant dans une des bandes de fréquences de fonctionnement. Grâce au contrôle des tensions de polarisation sur quatre colonnes de varactors dans la métasurface reconfigurable et multibande de Huygens, le faisceau peut être dynamiquement dépointé à ±51°, de manière continue, dans une gamme de fréquences comprise dans la gamme de fréquences 5G européenne (de 3.50 to 3.65 GHz). En même temps, les diagrammes de rayonnement concernant la 4G et le Wi-Fi 2.4/5/6E restent pratiquement inchangés
Metasurfaces are artificial engineered materials that can be combined with traditional microwave components in ground-breaking solutions. The research on the use of metasurfaces in the roles of antenna reflector and/or superstrate considerably increased mainly from the beginning of the 2020s, because of their innovative functionalities in line with the ultimate Telecommunication trends. In this thesis, methodologies for the use of passive and active metasurfaces in the design of antennas are presented. A first methodology which exploits both the near-perfect electric conductor (PEC) and near-perfect magnetic conductor (PMC) behaviors of a dual-band artificial magnetic conductor (AMC) is used to design a low-profile, multiband, directive antenna. This methodology is validated with a prototype suitable for the European standards of 4G/5G and Wi-Fi 2.4/5/6E, operating within the following bands: 2.40–2.70 GHz, 3.40–3.80 GHz, 5.17–5.83 GHz, and 5.93–6.45 GHz. Additionally, a methodology to handle the Fabry-Pérot mechanism in an antenna composed of a grooved rounded-edge bow-tie, a passive dual-band AMC, and an active multiband Huygens metasurface is presented. This methodology is validated with the design of a multiband, directive, low-profile, antenna that performs an independent beam-steering in only one of the operating frequency bands. Through the controlling of the bias voltages over four columns of varactors in the reconfigurable, multiband Huygens metasurface, the beam may be dynamically steered in ±51°, in a continuous manner, in a frequency range lying inside the European 5G frequency range (from 3.50 to 3.65 GHz. All at once, the radiation patterns concerning the 4G and Wi-Fi 2.4/5/6E keep practically unaffected

Cette étude porte sur la formation et l’oxydation de couches minces d’alliages Al-Ni après dépôt d’Al, à 130 K, sur un monocristal de Ni(111), sous UHV. Leur composition, leur structure, en surface et en volume, et leur relation d’épitaxie ont été déterminées in situ par analyse par faisceau d’ions, diffraction d’électrons lents et spectroscopie Auger, en fonction de la quantité d'Al déposée et de la température de recuit. La formation d’une couche ordonnée et épitaxiée de Ni3Al(111) est suivie, au-delà d’une épaisseur critique d’Al de 3,8 nm, par celle d’une couche ordonnée et relaxée de NiAl(110). La cinétique de formation de ces couches alliées est complexe et correspond probablement à une croissance hétérogène. En oxydant à 300 K puis en recuisant à 1000 K ces alliages minces on obtient une couche ultramince (épaisse d'environ 5 Å) d'oxyde d’aluminium épitaxiée sur Ni(111), de stoechiométrie voisine d'Al2O3.

Le travail de thèse a pour objectif d'estimer précisément la quantité d'eau que l'on peut espérer collecter par la rosée dans le village côtier de Mirleft, situé au sud d'Agadir (Maroc), de la comparer aux autres ressources renouvelables de récupération d'eau douce (brouillard, pluie) et d'estimer sa qualité. La mise en place à Mirleft d'une station météorologique, de 4 condenseurs et d'un filet à brouillard a permis d'obtenir des données concernant la période comprise entre le 01/05/2007 et le 31/04/2008. De très nombreux événements de rosée ont été observés, avec de rares événements de brouillard. L'eau de rosée représente 40 % de l'apport annuel en pluie et apparaît donc comme une composante essentielle de l'apport hydrique total. Une approche mathématique de la modélisation de la rosée a estimé son rendement sur une quinzaine de sites répartis sur tout le territoire du Maroc. Une analyse spatio-temporelle a permis une meilleure connaissance du phénomène de la condensation à l'échelle du Maroc. Concernant les analyses chimiques, les pH moyens de la rosée et de la pluie sont respectivement égaux à 7,40 (± 0.28) et 6,85 (± 0.21) avec une conductivité moyenne de 727,25 μS/cm (± 678.64) et 316 μS/cm (± 306.07), représentant une minéralisation totale de 560 mg L-1 et 230 mg L-1. Dans cette étude, le rapport TA/TC, inférieur à 1, indique la nature alcaline de ces eaux. L'analyse des ions majeurs a montré que la concentration du Cl- et Na+ est élevée par rapport à celle des autres éléments. Une analyse en composante principale (ACP) a été réalisée sur les données afin d'identifier l'origine possible des ions. Pour estimer la contribution marine et non marine de ces ions, la fraction du sel provenant de la mer (SSF) a été calculé. Les faibles pourcentages du SSF de la rosée ont suggéré une contribution considérable d'origine non marine pour des composants comme Ca²+, K+, SO4 2- et NO3 - exceptés le Cl-, Na+ et Mg2+. Par contre dans l'eau de pluie, les valeurs du NSSF (No Sea Salt Fraction) indiquent que seulement Ca²+ et NO3 - ne sont pas influencés par la mer. L'étude du facteur de neutralisation a révélé l'ordre décroissant des cations dans l'eau des deux sources NFCa²+ > NFMg²+ > NFK+. On a constaté l'influence du climat sur la chimie de la rosée et par conséquent les variations temporelles où les saisons de transition et sèches sont plus concentrées en éléments que la saison humide caractérisée par les taux élevés en eau de rosée. Les quantités d'ions mesurées et les analyses biologiques montrent que l'eau de rosée est potable vis-à-vis des recommandations de l'OMS. Les résultats en termes de rendements associés aux analyses chimiques de l'eau de rosée et le succès du condenseur de démonstration dans différentes régions où notre équipe a réalisé ces recherches nous ont incité à équiper avec succès des grands systèmes de collectes à Idousskssou (8 km SE de Mirleft) pour l'usage de la population locale.

Ce travail est consacre a l'etude de la phase cubique du nitrure de bore, deposee en couches minces sur des substrats de silicium par methode pdd-ibad a une temperature de depot faible (200-250\) et proche de la temperature limite de germination du cbn. Dans un premier temps nous avons pu determiner les conditions de synthese de la phase cubique du nitrure de bore et egalement effectuer la caracterisation des films obtenus. Par ce biais nous pouvons comparer la qualite des films synthetises a basse et haute temperature. Cette etude est completee par l'observation des facteurs responsables de la transition de phase hbn/cbn, a propos desquels des opinions divergentes ont ete recueillies dans la litterature. Enfin, dans un dernier temps, nous avons tente d'apporter des solutions a l'obstacle principal a l'industrialisation des films de cbn, qui est la mauvaise qualite de l'adherence des couches sur le substrat. Pour ce faire, nous avons joue sur les parametres de depot en differenciant les conditions de germination et de croissance du nitrure de bore cubique.

L’évolution des standards de communication impose le besoin des architectures antennaires plus sophistiqués associés à des techniques de diversité d’antennes et de formation de faisceaux. Ce type d’antennes offre des nouvelles possibilités pour les applications sans fil en termes d’efficacité spectrale, de fiabilité des liens radio, de réduction de l’impact environnementale ainsi que l’accroissement des capacités des systèmes de communications. Cependant, les techniques conventionnelles de formation de faisceaux entraînent souvent une augmentation significative de la taille de l’antenne. Par conséquent, l’intégration de tel système dans des petits appareils sans fil est relativement limitée. Les réseaux d’antennes compactes et superdirectifs constituent une solution innovante et attrayante pour surmonter ces problèmes. Néanmoins, ils présentent nombreux inconvénients notamment une faible efficacité de rayonnement, un très faible gain et une bande passante très étroite. Ces inconvénients limitent l'utilité des réseaux superdirectifs pour répondre aux besoins des technologies sans fil de nouvelles générations. Dans cette thèse, nous proposons de nouvelles méthodes d’optimisation multi-objectif, basées sur la théorie des modes caractéristiques (NCM), la théorie du facteur de réseau ainsi que les réseaux de neurones artificiels (RNA) pour la conception et le développement de nouvelles architectures antennaires compactes, superdirectives, efficaces et large bande pour des applications 5G
The evolution of wireless communication impose the need for more sophisticated antenna architectures, combined with antenna diversity and beamforming techniques. This type of antenna offers new possibilities for wireless applications in terms of spectral efficiency, radio link reliability, reduced environmental impact and increased communications system capacity. However, conventional beamforming techniques often lead to a significant increase in antenna size. As a result, the integration of such systems into small wireless devices is relatively limited. Compact, superdirective antenna arrays offer an innovative and attractive solution for both beamforming needs and integration in small volumes. However, they exhibits multiple drawbacks, including low radiation efficiency, low gain and narrow bandwidth. These drawbacks limit the usefulness of superdirective arrays to meet the needs of new-generation wireless technologies. In this thesis, we propose new multi-objectives optimization methods, based on network characteristic mode theory (NCM), array factor theory as well as artificial neural networks (ANN), for the design and the development of new compact, superdirective, efficient and wideband antenna architectures for 5G applications

O paralelismo entre antigos cinturões colisionais e sistemas de riftes mais jovens é amplamente reconhecido e especialmente observado ao longo do Oceano Atlântico. A relação entre estruturas litosféricas herdadas e a nucleação de sistemas de riftes tem sido o foco de muitos estudos. Entretanto, a relação entre estruturas herdadas e estruturas neo-formadas (i.e. durante a extensão) e a estruturação de margens passivas conjugadas ainda é pouco entendida. Na presente tese, usamos uma versão muito eficiente do código computacional Lagrangiano- Euleriano de elementos finitos FANTOM para modelar fluxos termo-mecânicos acoplados visco-plásticos de forma a entender a geodinâmica do processo de rifteamento considerando os efeitos das estruturas tectônicas herdadas e da estrutura reológica na litosfera continental. Os modelos consideram quantias variadas de extensão e contração prévios para desenvolver a herança tectônico-estrutural, a qual é ou não reativada durante o desenvolvimento da margem passiva. Nossos resultados mostram que: 1) as primeiras reativações da cunha orogênica ocorrem seguindo zona de cisalhamento principal de escala litosférica (antiga sutura); 2) zonas de cisalhamento crustais (antigos cavalgamentos) são parcial ou totalmente reativadas dependendo da quantia de contração anterior; 3) com pouca contração anterior, os cavalgamentos thick-skin são eficientemente reativados e controlam a formação da margem passiva; 4) maiores quantias de contração prévia permitem que zonas de cisalhamento afastadas da sutura não dão reativadas e preservam a estrutura orogênica; 5) a reativação de zonas de cisalhamento compressivas dominam durante os estágios iniciais do rifteamento, enquanto que em estágios finais e de afinamento crustal, dominam estruturas neo-formadas. Nossos modelos ajudaram a explicar algumas características das margens passivas conjugadas do Espírito Santo - Kwanza no Atlântico Central Sul, e da margem passiva norueguesa no Mar do Norte. Nossos modelos também mostraram que diferenças reológicas entre a crosta superior e a crosta inferior causam um desacoplamento durante subducção e posterior educção. Este último processo, associado ao necking termal da astenosfera ascendente, é responsável por deixar lascas de crosta inferior no canal de subducção-educção no manto litosférico, como é evidenciado por antigas zonas de subdução fósseis associadas à margem conjugada Newfoundland-Iberia. Dessa forma, a remoção de crosta inferior em margens passivas conjugadas pode ocorrer muito antes do processo de rifteamento.
The parallelism between older collisional belts and younger rift systems is widely known and particularly portrayed along the Atlantic Ocean. In what follows, the relationship between lithospheric inherited structures and nucleation of rift systems has been focus of many studies. Nevertheless, it is still poorly understood how inherited tectonic and new-formed structures (i.e. during extension) affect the final architecture of rifted conjugate passive margins. In this thesis we use a modified highly efficient version of the Arbitrary Lagrangian-Eulerian finite- element code FANTOM to model thermal-mechanical coupled, plane-strain, viscous-plastic creeping flows to understand the geodynamics of the rifting process considering the effects of tectonic structural inheritance and rheology on the final architecture of rifted conjugate margins. The models consider different amounts of previous extension and contraction to produce the structural inheritance that is reactivated or not during rifting. Our results show that: 1) first reactivations occur along the lithospheric former suture zone; 2) upper crustal thick skinned basement thrusts are partially or fully reactivated depending on the amount of prior contraction and size of the orogen; 3) with a small amount of contraction, thick skinned thrusts are efficiently reactivated in extension and provide the template for rifted margin formation; 4) with larger amounts of precursor contraction, thick skinned thrusts distal to the lithospheric suture zone do not reactivate in extension; 5) reactivation of prior contractional shears dominates during the early stages of rifting, whereas during the final stage of rifted passive margin formation new-formed extensional shears dominate. Models with less precursor extension and more contraction resulted in a rifted conjugate passive margin similar to the Espírito Santo-Kwanza conjugate in the Central South Atlantic, whereas more precursor extension and less contraction, develops into margin showing similar behavior of fault reactivations in the Norwegian margin, North Atlantic. Our models also show that rheological differences between upper and lower continental crusts cause them to decouple both during subduction and subsequent eduction. The latter process, associated to thermal necking of the upwelling asthenosphere, is responsible to leave slivers of previously subducted lower continental crust within the eduction channel in the mantle lithosphere, as it is seismically evidenced under the Newfoundland-Iberia rifted conjugate margins. In what follows, lower continental crust of the former subducting plate can be removed long before depth-dependent extension during magma-poor rifted margin development.

Cette étude porte sur la formation et l'oxydation de couches minces d'alliages Al-Ni après dépôt d'Al, à 130 K, sur un monocristal de Ni(111), sous UHV. Leur composition, leur structure, en surface et en volume, et leur relation d'épitaxie ont été déterminées in situ par analyse par faisceau d'ions, diffraction d'électrons lents et spectroscopie Auger, en fonction de la quantité d'Al déposée et de la température de recuit. La formation d'une couche ordonnée et épitaxiée de Ni3Al(111) est suivie, au-delà d'une épaisseur critique d'Al de 3,8 nm, par celle d'une couche ordonnée et relaxée de NiAl(110). La cinétique de formation de ces couches alliées est complexe et correspond probablement à une croissance hétérogène. En oxydant à 300 K puis en recuisant à 1000 K ces alliages minces on obtient une couche ultramince (épaisse d'environ 5 Å) d'oxyde d'aluminium épitaxiée sur Ni(111), de stoechiométrie voisine d'Al2O3.

Les travaux contenus dans ce manuscrit s’intéressent à la synthèse de fonctions de rayonnement par l’association de plusieurs éléments rayonnants. Cette demande de synthèse tient compte des couplages entre les éléments rayonnants et du diagramme de chacun d’entre eux pour aboutir à une conception conjointe des antennes et de leur circuit de distribution. Le but est de maintenir simultanément un gain optimum, des objectifs de polarisation, ainsi que de satisfaire aux gabarits de diagramme visés. Deux applications sont développées. Une première antenne, destinée à être embarquée sur le toit d’un train est contrainte par son intégration. Une seconde antenne qui servira à établir une liaison depuis un satellite, doit réaliser un diagramme de polarisation circulaire
The works in this manuscript are dedicated to the synthesis of radiation functions by associating several radiating elements. The synthesis considers the coupling between elements and their elementary radiation patterns, in order to get a joint design of antennas and their feeding network. The aim is to simultaneously maintain an optimal gain, polarization objectives but also to satisfy the template of desired radiation pattern. Antennas for two applications are developed. The first one, intended to be embedded on the top of train, is constrained by its integration. The second one which aims to establish a satellite link must provide a circularly polarized pattern

Développement de Nouveaux Composants Passifs Multicouches et l'Implémentation d'une Matrice de Butler Large-Bande et Compacte en Technologie GIS Les systèmes de communications sans fils actuels imposent des contraintes très sévères en termes de la capacité du canal, la qualité de transmission tout en gardant les niveaux d'interférences et multi-trajets assez faibles. De telles contraintes ont rendu les antennes multifaisceaux un élément essentiel dans ces systèmes. Parmi les techniques permettant de réaliser une antenne multifaisceaux (sans avoir recours aux systèmes à balayages électroniques), un réseau d'antennes élémentaires est associé à un réseau d'alimentation (une matrice) à formation de faisceau (Beam Forming Network-BFN). Parmi les différents types de ces matrices, la matrice de Butler a reçu une attention particulière. Ceci est dû au fait qu'elle est théoriquement sans pertes et qu'elle emploie un nombre minimum de composants (coupleurs et déphaseurs) afin de générer l'ensemble de faisceaux orthogonaux demandé (avec l'hypothèse que le nombre de faisceau est une puissance de 2). Néanmoins, la matrice de Butler a un problème de conception majeur. Ce problème réside dans la structure de la matrice qui renferme des croisements ce qui a été adressé par différents travaux de recherches dans la littérature. Les Guide Intégré au Substrat (GIS) offrent des caractéristiques intéressants pour la conception des composants microondes et millimétriques faciles à intégrer sur un même support avec d'autres composants planaires. Les composants à base de GIS combinent les avantages des guides d'ondes rectangulaires, comme leur grand facteur de qualité Q, leur faibles pertes tout en étant compatible avec les technologies à faibles coûts comme le PCB et le LTCC. Vus ses caractéristiques attrayants, la technologie GIS devient un bon candidat pour la réalisation des matrices multifaisceaux faciles à intégrer avec d'autres systèmes en technologies planaires ou à base de guide GIS. Dans cette thèse, de nouveaux composants passifs sont développés en exploitant la technologie GIS en multicouches en vue de la réalisation d'une matrice de Butler 4x4 compacte et large bande. Les composants recherchés sont donc des coupleurs et des déphaseurs ayant des performances large bande en termes des amplitudes des coefficients de transmissions et les phases associés tout en gardant de faibles niveaux de pertes et de bonnes isolations. Différents techniques pour l'implémentation de déphaseurs large bande en technologie GIS sont présentés. Une nouvelle structure à base d'une propagation composite : main gauche main droite (Composite Right/Left- Handed, CRLH) dans un guide d'onde est proposée. La structure consiste d'un guide d'onde monocouche ayant des fenêtres inductives et des fentes transversales à réactances capacitives pour synthétiser l'inductance parallèle et la capacité série main gauche, respectivement. La structure est adaptée pour les réalisations de déphaseurs compacts en technologie GIS. Bien que les pertes d'insertions restent dans le même ordre de grandeur de celles des structures CRLH à base d'éléments non-localisés, ces niveaux de pertes restent relativement grands par rapport aux applications nécessitant plusieurs déphaseurs. Les déphaseurs à bases de GIS ayant des longueurs égales et des largeurs variables sont ensuite abordés. Ce type de déphaseur est effectivement très adapté à la technologie GIS qui permet des réalisations de parcours avec différentes formes (parcours droits, courbés, coudés, ..) tout en assurant des différences de phase large bande. Afin de satisfaire de faibles pertes d'insertions pour une large dynamique de phase, la longueur de ces déphaseurs est en compromis avec les variations progressives des différentes largeurs associées aux valeurs de déphasages requises. Une transition large bande, double couche et à faible perte est ainsi proposée. La transition est analysée à partir de son circuit électrique équivalent afin d'étudier les performances en termes de l'amplitude et la phase du coefficient de transmission par rapport aux différents paramètres structurels de la transition. Cette transition est ensuite exploitée pour développer un déphaseur à trois couches, large bande, en GIS. La structure consiste effectivement d'un guide d'onde replié à plusieurs reprises sur lui-même selon la longueur dans une topologie trois couches à faibles pertes. De nouveaux coupleurs double couche en GIS sont également proposés. Pour les applications BFNs, une structure originale d'un coupleur large bande est développée. La structure consiste de deux guides d'onde parallèles qui partagent leur grand mur ayant une paire de fentes inclinées et décalées par rapport au centre de la structure. Une étude paramétrique détaillée est faite pour étudier l'impact des différents paramètres des fentes sur l'amplitude et la phase du coefficient de transmission. Le coupleur proposé a l'avantage d'assurer une large dynamique de couplage ayant des performances larges bandes en termes des amplitudes et les phases des coefficients de transmission avec de faibles pertes et de bonnes isolations entre le port d'entré et celui isolé. D'autre part, contrairement à d'autres travaux antérieurs et récents qui souffraient d'une corrélation directe entre la phase en transmission et le niveau de couplage, la structure proposée permet de contrôler le niveau de couplage en maintenant presque les mêmes valeurs de phase en transmission pour différents niveaux de couplage. Ceci le rend un bon candidat pour les BFNs déployant différents coupleurs telle la matrice de Nolen. Finalement, pour l'implémentation de la matrice de Butler, la topologie double couche est explorée à deux niveaux. Le premier consiste à optimiser les caractéristiques électriques de la matrice, tandis que le second concerne l'optimisation de la surface occupée afin de rendre la matrice la plus compacte possible sans dégrader ses performances électriques. D'une part, la structure double couche présente une solution intrinsèque au problème de croisement permettant ainsi une plus grande flexibilité pour la compensation de phase sur une large bande de fréquence. Ceci est réalisé par une conception adéquate de la surface géométrique sur chaque couche de substrat et optimiser les différentes sections de GIS avec les différents parcours adoptés. La deuxième étape consiste effectivement à optimiser la surface sur chaque couche en profitant de la technologie GIS. Ceci consiste à réaliser des murs latéraux communs entre différents chemin électrique de la matrice en vue d'une compacité optimale. Les deux prototypes de matrices de Butler 4x4 sont optimisés, fabriqués et mesurés. Les résultats de mesures sont en bon accord avec ceux de la simulation. Des niveaux d'isolations mieux que -15 dB avec des niveaux de réflexions inférieurs à -12 dB sont validés expérimentalement sur plus de 24% de bande autour de 12.5 GHz. Les coefficients de transmission montrent de faibles dispersions d'environ 1 dB avec une moyenne de -6.8 dB, et 10° par rapport aux valeurs théoriques, respectivement, sur toute la bande de fréquence.

At the Castle Creek study area in east-central British Columbia a well-exposed section about 450 m wide and 30 m thick in the (Neoproterozoic) Isaac Formation was analyzed to document vertical and lateral changes in a succession of distinctively heterolithic strata. Strata are interpreted to have been deposited on a deep-marine levee that was sandwiched between its genetically related channel on one side and an erosional escarpment sculpted by an older (underlying) channel on the other. Flows that overspilled the channel (incident flow) eventually encountered the escarpment, which then set up a return flow oriented more or less opposite to the incident (from the channel) flow. This created an area of complex flow that became manifested in the sedimentary record as a highly tabular succession of intricately interstratified sand and mud overlain by an anomalously thick, plane-parallel interlaminated sand-mud unit capped finally by a claystone.

Cette thèse revisite les antennes à éléments parasites et propose des stratégies de conception et de synthèse originales et efficaces. Les points de vue mis en avant dans la construction de ce travail permettent de révéler toutes les potentialités de ces antennes pour en faciliter la diffusion. Les antennes à éléments parasites sont présentées comme des solutions économiques pour réaliser des faisceaux formés. La mise en oeuvre d’une technique de synthèse a permis d’accéder à des niveaux de performances proches des antennes réseau sans les désavantages des nécessaires réseaux de distribution, complexes, chers et sensibles aux dispersions de fabrication. Dans ce manuscrit sont également développées des architectures génériques d’antennes à éléments parasites. Une attention particulière est portée à la simplification et à la robustesse des concepts pour s’adapter aux modes de production industriels. Un démonstrateur d’antenne à éléments parasites active a été conçu, fabriqué et caractérisé. Le succès de la démonstration permet d’envisager des solutions d’antennes agiles à faible coût. Les savoir-faire développés dans cette thèse ont été appliqués dans le cadre d’un projet global d’économie d’énergie pour les systèmes en mode veille à très basse consommation, le projet RWU (Remote Wake Up). Des antennes intégrées à forte efficacité ont alors été développées pour le transfert et la récupération d’énergie sans fil
This thesis revisits parasitic elements antennas and offers innovative and effective synthesis design strategies. The main objective of this work is to reveal the full potential of these antennas in order to promote their dissemination. Parasitic elements antennas are presented as cost-effective solutions to achieve beamforming. A dedicated synthesis technique has been developed to obtain performances close to those of antenna arrays, without the disadvantages of a feed distribution network. The latter is complex, expensive and sensitive to manufacturing dispersions, making arrays difficult to design as cost-effective antennas. In this manuscript, generic architectures of parasitic elements antennas are developed. Particular points of versatility, reliability and ease of manufacture have been addressed in order to comply with the requirements of industrial processes. A demonstrator of a reconfigurable parasitic elements antenna has been designed, fabricated and characterized. The successful demonstration allows considering reconfigurable low cost antennas. The skills developed in this thesis have been applied in the context of energy saving in the framework of the Remote Wake Up project (RWU), dedicated to the minimization of standby mode electrical consumption. High efficiency integrated antennas were developed for wireless energy transfer

Les particules de suies émissent lors de la combustion incomplète de carburants fossiles et biosourcés sont reconnues comme étant un problème environnemental et sanitaire majeur. Il est essentiel d'acquérir une compréhension fondamentale de leur formation, dont l'étape de nucléation donnant naissance aux premières particules de suie, les nucléis, afin de développer des modèles capable de prédire leur formation et d'aider à la conception de dispositifs de combustion plus efficaces et plus propres. Ce travail démontre en combinant différentes techniques expérimentales: incandescence induite par laser (LII), granulométres SMPS et de microscopie à faisceau d'ions d’hélium (HIM) que ces nucléis ont une taille comprise entre 2 et 4 nm et sont capable d’émettre un rayonnement de type corps noir. Ces nucléis ont été étudiés dans des flammes prémélangées dites de nucléation dans lesquelles les particules de suie sont formées par nucléation, sans croissance de surface et standard où ces nucléis subissent les processus de croissance. Les résultats obtenus offrent une base de données expérimentale utile à l’amélioration des modèles cinétique de formation des suies notamment sur la phase de nucléation dans diffèrent carburants: n-butane et un mélange de n-butane et n-propylbenzene. Pour chaque carburant une flamme de nucléation et une flamme standard sont étudiées. La base de donnée comprend des profils d’espèces obtenus par chromatographie, profils de température mesurés par fluorescence induite par laser sur NO, les profils de fractions volumique de suies mesurés par LII et calibrés par extinction multi passage et les distributions de taille des particules de suies obtenus par SMPS et HIM
Emission of soot formed from incomplete combustion of fossil fuels, biofuels and biomass is a serious concern due to soot’s harmful impact on human health, environment and its radiative forcing on climate. Gaining fundamental understanding of soot formation, particularly the nucleation step leading to the formation of the nascent soot particles, is critical to develop reliable predictive soot models and to help the design of more efficient and cleaner combustion devices. This work demonstrates that nascent soot particles in the size range of 2-4 nm are able to emit a black body radiation by combined Laser Induced Incandescence (LII), scanning mobility particle sizer (SMPS) and helium-ion microscopy (HIM). These nascent soot particles are investigated in nucleation premixed flames in which soot particles are essentially formed by nucleation, without growth by soot surface processes and in standard sooting premixed flames in which growth processes occur. This work provides an extensive database for improvement of kinetics modelling of sooting flames with a focus on the soot nucleation in flames. Two kinds of fuels have been selected: n-butane and mixture of n-butane and n-propylbenzene. For each fuels two flames have been studied: a nucleation and a standard sooting flames. The database consist of species profiles obtained by online gas chromatography, temperature profiles measured by Laser induced fluorescence thermometry, soot volume fraction profiles obtained by LII calibrated by cavity ring-down extinction and particles size distributions obtained in n-butane flames by SMPS and HIM. From this database effect of equivalence ratio and fuel composition is analyzed

Les systèmes de communications sans fils actuels imposent des contraintes très sévères en termes de la capacité du canal, la qualité de transmission tout en gardant les niveaux d'interférences et multi-trajets assez faibles. De telles contraintes ont rendu les antennes multifaisceaux un élément essentiel dans ces systèmes. Parmi les techniques permettant de réaliser une antenne multifaisceaux (sans avoir recours aux systèmes à balayages électroniques), un réseau d'antennes élémentaires est associé à un réseau d'alimentation (une matrice) à formation de faisceau (Beam Forming Network-BFN). Parmi les différents types de ces matrices, la matrice de Butler a reçu une attention particulière. Ceci est dû au fait qu'elle est théoriquement sans pertes et qu'elle emploie un nombre minimum de composants (coupleurs et déphaseurs) afin de générer l'ensemble de faisceaux orthogonaux demandé (avec l'hypothèse que le nombre de faisceau est une puissance de 2). Néanmoins, la matrice de Butler a un problème de conception majeur. Ce problème réside dans la structure de la matrice qui renferme des croisements ce qui a été adressé par différents travaux de recherches dans la littérature. Les Guide Intégré au Substrat (GIS) offrent des caractéristiques intéressants pour la conception des composants microondes et millimétriques faciles à intégrer sur un même support avec d'autres composants planaires. Les composants à base de GIS combinent les avantages des guides d'ondes rectangulaires, comme leur grand facteur de qualité Q, leur faibles pertes tout en étant compatible avec les technologies à faibles coûts comme le PCB et le LTCC. Vus ses caractéristiques attrayants, la technologie GIS devient un bon candidat pour la réalisation des matrices multifaisceaux faciles à intégrer avec d'autres systèmes en technologies planaires ou à base de guide GIS. Dans cette thèse, de nouveaux composants passifs sont développés en exploitant la technologie GIS en multicouches en vue de la réalisation d'une matrice de Butler 4x4 compacte et large bande. Les composants recherchés sont donc des coupleurs et des déphaseurs ayant des performances large bande en termes des amplitudes des coefficients de transmissions et les phases associés tout en gardant de faibles niveaux de pertes et de bonnes isolations. Différents techniques pour l'implémentation de déphaseurs large bande en technologie GIS sont présentés. Une nouvelle structure à base d'une propagation composite : main gauche main droite (Composite Right/Left- Handed, CRLH) dans un guide d'onde est proposée. La structure consiste d'un guide d'onde monocouche ayant des fenêtres inductives et des fentes transversales à réactances capacitives pour synthétiser l'inductance parallèle et la capacité série main gauche, respectivement. La structure est adaptée pour les réalisations de déphaseurs compacts en technologie GIS. Bien que les pertes d'insertions restent dans le même ordre de grandeur de celles des structures CRLH à base d'éléments non-localisés, ces niveaux de pertes restent relativement grands par rapport aux applications nécessitant plusieurs déphaseurs. Les déphaseurs à bases de GIS ayant des longueurs égales et des largeurs variables sont ensuite abordés. Ce type de déphaseur est effectivement très adapté à la technologie GIS qui permet des réalisations de parcours avec différentes formes (parcours droits, courbés, coudés, ..) tout en assurant des différences de phase large bande. Afin de satisfaire de faibles pertes d'insertions pour une large dynamique de phase, la longueur de ces déphaseurs est en compromis avec les variations progressives des différentes largeurs associées aux valeurs de déphasages requises. Une transition large bande, double couche et à faible perte est ainsi proposée. La transition est analysée à partir de son circuit électrique équivalent afin d'étudier les performances en termes de l'amplitude et la phase du coefficient de transmission par rapport aux différents paramètres structurels de la transition. Cette transition est ensuite exploitée pour développer un déphaseur à trois couches, large bande, en GIS. La structure consiste effectivement d'un guide d'onde replié à plusieurs reprises sur luimême selon la longueur dans une topologie trois couches à faibles pertes. De nouveaux coupleurs double couche en GIS sont également proposés. Pour les applications BFNs, une structure originale d'un coupleur large bande est développée. La structure consiste de deux guides d'onde parallèles qui partagent leur grand mur ayant une paire de fentes inclinées et décalées par rapport au centre de la structure. Une étude paramétrique détaillée est faite pour étudier l'impact des différents paramètres des fentes sur l'amplitude et la phase du coefficient de transmission. Le coupleur proposé a l'avantage d'assurer une large dynamique de couplage ayant des performances larges bandes en termes des amplitudes et les phases des coefficients de transmission avec de faibles pertes et de bonnes isolations entre le port d'entré et celui isolé. D'autre part, contrairement à d'autres travaux antérieurs et récents qui souffraient d'une corrélation directe entre la phase en transmission et le niveau de couplage, la structure proposée permet de contrôler le niveau de couplage en maintenant presque les mêmes valeurs de phase en transmission pour différents niveaux de couplage. Ceci le rend un bon candidat pour les BFNs déployant différents coupleurs telle la matrice de Nolen. Une deuxième structure originale d’un coupleur bibande est également proposée. La structure consiste de deux coupleurs concentriques en guide nervuré intégré au substrat avec un motif innovant de démultiplexage à base de GIS. Ce coupleur a été développé conjointement avec M. Tarek Djerafi de l’Ecole Polytechnique de Montréal dans un cadre de collaboration avec le Prof. Ke Wu. Finalement, pour l'implémentation de la matrice de Butler, la topologie double couche est explorée à deux niveaux. Le premier consiste à optimiser les caractéristiques électriques de la matrice, tandis que le second concerne l'optimisation de la surface occupée afin de rendre la matrice la plus compacte possible sans dégrader ses performances électriques. D'une part, la structure double couche présente une solution intrinsèque au problème de croisement permettant ainsi une plus grande flexibilité pour la compensation de phase sur une large bande de fréquence. Ceci est réalisé par une conception adéquate de la surface géométrique sur chaque couche de substrat et optimiser les différentes sections de GIS avec les différents parcours adoptés. La deuxième étape consiste effectivement à optimiser la surface sur chaque couche en profitant de la technologie GIS. Ceci consiste à réaliser des murs latéraux communs entre différents chemin électrique de la matrice en vue d'une compacité optimale. Les deux prototypes de matrices de Butler 4x4 sont optimisés, fabriqués et mesurés. Les résultats de mesures sont en bon accord avec ceux de la simulation. Des niveaux d'isolations mieux que - 15 dB avec des niveaux de réflexions inférieurs à -12 dB sont validés expérimentalement sur plus de 24% de bande autour de 12.5 GHz. Les coefficients de transmission montrent de faibles dispersions d'environ 1 dB avec une moyenne de -6.8 dB, et 10° par rapport aux valeurs théoriques, respectivement, sur toute la bande de fréquence
Multibeam antennas have become a key element in nowadays wireless communication systems where increased channel capacity, improved transmission quality with minimum interference and multipath phenomena are severe design constraints. These antennas are classified in two main categories namely adaptive smart antennas and switched-beam antennas. Switched-beam antennas consist of an elementary antenna array connected to a Multiple Beam Forming Network (M-BFN). Among the different M-BFNs, the Butler matrix has received particular attention as it is theoretically lossless and employs the minimum number of components to generate a given set of orthogonal beams (provided that the number of beams is a power of 2). However, the Butler matrix has a main design problem which is the presence of path crossings that has been previously addressed in different research works. Substrate Integrated Waveguide (SIW) features interesting characteristics for the design of microwave and millimetre-wave integrated circuits. SIW based components combine the advantages of the rectangular waveguide, such as the high Q factor (low insertion loss) and high power capability while being compatible with low-cost PCB and LTCC technologies. Owing to its attractive features, the use of SIW technology appears as a good candidate for the implementation of BFNs. The resulting structure is therefore suitable for both waveguide-like and planar structures. In this thesis, different novel passive components (couplers and phase shifters) have been developed exploring the multi-layer SIW technology towards the implementation of a two-layer compact 4×4 Butler matrix offering wideband performances for both transmission magnitudes and phases with good isolation and input reflection characteristics. Different techniques for the implementation of wideband fixed phase shifters in SIW technology are presented. First, a novel waveguide-based CRLH structure is proposed. The structure is based on a single-layer waveguide with shunt inductive windows (irises) and series transverse capacitive slots, suitable for SIW implementations for compact phase shifters. The structure suffers relatively large insertion loss which remains however within the typical range of non-lumped elements based CRLH implementations. Second, the well-known equal length, unequal width SIW phase shifters is discussed. These phase shifters are very adapted for SIW implementations as they fully exploit the flexibility of the SIW technology in different path shapes while offering wideband phase characteristics. To satisfy good return loss characteristics with this type of phase shifters, the length has to be compromised with respect to the progressive width variations associated with the required phase shift values. A twolayer, wideband low-loss SIW transition is then proposed. The transition is analyzed using its equivalent circuit model bringing a deeper understanding of its transmission characteristics for both amplitude and phase providing therefore the basic guidelines for electromagnetic optimization. Based on its equivalent circuit model, the transition can be optimized within the well equal-length SIW phase shifters in order to compensate its additional phase shift within the frequency band of interest. This twolayer wideband phase shifter scheme has been adopted in the final developed matrix architecture.This transition is then exploited to develop a three-layer, multiply-folded waveguide structure as a good candidate for compensated-length, variable width, low-loss, compact wideband phase shifters in SIW technology. Novel two-layer SIW couplers are also addressed. For BFNs applications, an original structure for a two-layer 90° broadband coupler is developed. The proposed coupler consists of two parallel waveguides coupled together by means of two parallel inclined-offset resonant slots in their common broad wall. A complete parametric study of the coupler is carried out including the effect of the slot length, inclination angle and offset on both the coupling level and the transmission phase. The first advantage of the proposed coupler is providing a wide coupling dynamic range by varying the slot parameters allowing the design of wideband SIW Butler matrix in two-layer topology. In addition, previously published SIW couplers suffer from direct correlation between the transmission phase and the coupling level, while the coupler, hereby proposed, allows controlling the transmission phase without significantly affecting the coupling level, making it a good candidate for BFNs employing different couplers, such as, the Nolen matrix. A novel dual-band hybrid ring coupler is also developed in multi-layer Ridged SIW (RSIW) technology. This coupler has been jointly developed with Tarek Djerafi in a collaboration scenario with Prof. Ke Wu from the Ecole Polytechnique de Montréal. The coupler has an original structure based on two concentric rings in RSIW topology with the outer ring periodically loaded with radial, stub-loaded transverse slots. A design procedure is presented based on the Transverse Resonance Method (TRM) of the ridged waveguide together with the simple design rules of the hybrid ring coupler. A C/K dual band coupler with bandwidths of 8.5% and 14.6% centered at 7.2 GHz and 20.5 GHz, respectively, is presented. The coupler provides independent dual band operation with low-dispersive wideband operation. Finally, for the Butler matrix design, the two-layer SIW implementation is explored through a two-fold enhancement approach for both the matrix electrical and physical characteristics. On the one hand, the two-layer topology allows an inherent solution for the crossing problem allowing therefore more flexibility for phase compensation over a wide frequency band. This is achieved by proper geometrical optimization of the surface on each layer and exploiting the SIW technology in the realization of variable width waveguides sections with the corresponding SIW bends. On the other hand, the two-layer SIW technology is exploited for an optimized space saving design by implementing common SIW lateral walls for the matrix adjacent components seeking maximum size reduction. The two corresponding 4×4 Butler matrix prototypes are optimized, fabricated and measured. Measured results are in good agreement with the simulated ones. Isolation characteristics better than -15 dB with input reflection levels lower than -12 dB are experimentally validated over 24% frequency bandwidth centered at 12.5 GHz. Measured transmission magnitudes and phases exhibit good dispersive characteristics of 1dB, around an average value of -6.8 dB, and 10° with respect to the theoretical phase values, respectively, over the entire frequency band

La thèse s’inscrit dans le cadre industriel de la détection de la réaction entre l’eau et le sodium dans un générateur de vapeur d’un réacteur à neutrons rapides à caloporteur sodium. Plus précisément, il s’agit de détecter une micro-fuite d’eau dans le sodium (débit < 1 g/s) en moins de 10 secondes à partir des signaux vibratoires mesurés sur la virole externe du générateur de vapeur. Le bruit de fond très important de l’installation en fonctionnement risque de mettre en défaut la détection basée sur un dépassement de seuil de l’énergie vibratoire. Nous nous intéressons dans cette thèse à la technique de la formation de voies qui permet d’augmenter le rapport signal à bruit et de détecter et de localiser une source acoustique à l’intérieur du système à partir de signaux vibratoires mesurés par une antenne de capteurs accéléromètres placés sur la coque cylindrique (i.e. virole du générateur de vapeur). Une étude numérique a d’abord été réalisée. Des modèles numériques sont développés afin de simuler les signaux mesurés (virtuellement) par les accéléromètres de l’antenne linéaire considérée. Les performances de la formation de voies sont alors étudiées suivant différents paramètres (i.e. position source, amortissement, fréquence, type de bruit de fond, etc.). Le premier modèle consiste en une plaque plane infinie en contact avec un fluide lourd et excitée par un monopole acoustique situé dans ce fluide. L’analyse des déplacements transverses de la plaque nous permet d’établir un critère sur l’échantillonnage spatial du champ vibratoire par l’antenne. Un second modèle, plus représentatif de la virole du générateur de vapeur, est ensuite proposé. Une coque cylindrique élastique infinie, remplie par un fluide lourd est considérée. Le caractère « fini » de ce système dans les directions radiales et circonférentielles fait apparaitre un comportement modal. Son impact sur la formation de voies est étudié. La méthode est finalement testée expérimentalement. Des mesures sont réalisées sur une maquette composée d’un cylindre en acier rempli d’eau, placé dans un circuit hydraulique dont on maitrise le débit. La source acoustique est générée à partir d’un hydrophone. On étudie alors le gain d’antenne pour différents débits et niveaux d’excitation de la source
This thesis deals with a new method to detect a sodium-water reaction in a steam generator of a fast sodium-cooled nuclear reactor. More precisely, the objective is to detect a micro-leak of water (flow < 1 g/s) in less than 10 seconds by measuring the external shell vibrations of the component. The strong background noise in operation makes impossible the use of a detection system based on a threshold overrun. A beamforming method applied to vibrations measured by a linear array of accelerometers is developed in this thesis to increase the signal-to-noise ratio and to detect and locate the leak in the steam generator. A numerical study is first realized. Two models are developed in order to simulate the signals measured by the accelerometers of the array. The performances of the beamforming are then studied in function of several parameters, such as the source location and frequency, the damping factor, the background noise considered. The first model consists in an infinite plate in contact with a heavy fluid, excited by an acoustic monopole located in this fluid. Analyzing the transverse displacements in the wavenumber domain is useful to establish a criterion to sample correctly the vibration field of the plate. A second model, more representative of the system is also proposed. In this model, an elastic infinite cylindrical shell, filled with a heavy fluid is considered. The finite dimensions in the radial and circumferential directions lead to a modal behavior of the system which impacts the beamforming. Finally, the method is tested on an experimental mock-up which consists in a cylindrical pipe made in stainless steel and filled with water connected to hydraulic circuit. The water flow speed can be controlled by varying the speed of the pump. The acoustic source is generated by a hydrophone. The performances of the beamforming are studied for different water flow speeds and different amplitude and frequencies of the source

The Isaac Formation in the Neoproterozoic Windermere Supergroup crops out in the Castle Creek South area (southwestern Canadian Cordillera) and consists of a more than 1.2 km-thick, laterally continuous slope deposit formed along the ancestral passive margin of western North America. Within the study area, six channel complex sets have been recognized, of which two, named informally Channels 1 and 3, are the focus of this study. Channel 1 exposes an oblique section of base-of-slope channel deposits, whereas Channel 3, at least in its lower part, is a flow-transverse section. Channels 1 and 3 are 200-300 m thick and laterally extend over 1.1 km, and were initiated following two major falls of relative sea level. Detailed relationships between the intrachannel facies, architecture and geometry within both complex sets indicates that each comprises several vertically-stacked channel complexes that locally are separated by thin-bedded, mudstone-dominated turbidites interpreted to represent channel-abandonment deposits. Each channel complex consists of several channel units, which, in turn, are composed of multiple channel fills. Channel fills are up to 30 m thick and show different infill geometries (amalgamated, semi-amalgamated or layered, non-amalgamated and accretionary), exhibiting systematic lateral changes in fill from channel axis to channel margin. Multistory and multilateral fills in Channels 1 and 3 record a complex repetitive history of channel incision/bypass, aggradation, deactivation, migration and reincision. These erosional and depositional episodes are the result of changes in the equilibrium channel profile, flow parameters, and/or eustatic fluctuations.

Mise en évidence de l'existence d'ions négatifs métalliques. Comparaison de l'émission négative du métal pur avec celle de ses composés. On montre que la présence, au sein du composé métallique, d'une espèce électronégative, augmente le rendement d'ions négatifs du métal. Interprétation à partir d'un modèle général d'interaction atome(ion)- surface, de la formation d'ions métalliques secondaires, par une transition électronique résonnante, conduisant pour une même cible à une augmentation de courant d'ions négatifs et positifs émis

Ce memoire est consacre a l'etude de certaines proprietes optiques non lineaires de nouvelles molecules organiques piegees dans des matrices solides xerogels et polymeres. Ces travaux concernent divers processus non lineaires presents dans ces materiaux solides dans le but de preserver les detecteurs photoniques tels que l'il ou les capteurs ccd contre l'agression laser. Ces materiaux fonctionnent comme des limiteurs optiques passifs : ils reagissent a la presence d'un rayonnement laser impulsionnel suffisamment intense en affaiblissant la luminance transmise. Parmi les differents mecanismes non lineaires, nous avons etudie les processus : d'absorption saturable inverse (asi) avec des chromophores de la famille des phtalocyanines et des porphyrines, de refraction non lineaire (rnl) et d'absorption a deux photons (adp). L'utilisation de lasers impulsionnels de duree nanoseconde, picoseconde et sub-picoseconde nous a permis d'evaluer la contribution des differents processus mis en jeu grace a un grand nombre d'experiences. Nous avons mis en evidence par des experiences de z-scan que des matrices solides dopees avec des chromophores asi presentent egalement de la rnl. Des molecules organiques du type quadripolaire exhibant le mecanisme adp semblent posseder une forte absorption des etats excites, comme pour les asi. Enfin, nous avons aborde l'etude du processus de diffusion induite dans un milieu inhomogene compose d'une matrice xerogel poreuse adaptee en indice avec un melange de solvants aux proprietes non lineaires. Afin d'expliquer de maniere satisfaisante la plupart des mesures experimentales, nous proposons des simulations numeriques basees sur la technique de la bpm. L'exploitation d'un seul mecanisme n'est pas toujours suffisante pour assurer une protection ideale. On peut alors envisager utiliser une combinaison de plusieurs mecanismes pour accroitre l'efficacite du systeme limiteur optique et pour beneficier d'une protection large bande spectrale.

Dans ce travail de thèse, on se proposait d’explorer les synergies inhérentes entre services de radiolocalisation et de communication au sein de systèmes sans fil en bandes millimétriques (mm-Wave). Ces derniers sont actuellement pressentis pour couvrir les besoins de la cinquième génération (5G) de réseaux en termes de débits et de charges utiles. Un objectif général consistait alors à montrer comment ces deux fonctions pouvaient s’avérer mutuellement bénéfiques. Tout d'abord, nous avons étudié comment la formation de faisceau (au sens du pré-codage) pouvait contribuer à améliorer les performances de localisation, pour des systèmes multi-porteuses mono- et multi-utilisateurs. En particulier, en s’appuyant sur les performances théoriques de localisation au sens de la limite inférieure de Cramér-Rao (CRLB), nous avons montré qu'il était possible, au moyen d’une formation de faisceau optimisée, d’améliorer l'estimation de variables radio intermédiaires, telles que le délai, l'angle de départ (AoD) et/ou l'angle d'arrivée (AoA) du signal transmis, et in fine, l’estimation de la position et/ou de l’orientation du mobile. Nous avons ensuite considéré le problème de la coexistence des deux services, en envisageant différentes stratégies de budgétisation et de partage de ressources, en temps et en fréquence. A cette occasion, nous avons illustré la présence de compromis non-triviaux entre les performances de localisation et de communication. Nous avons alors proposé des schémas d’allocation de ressources et d’optimisation des faisceaux (en termes de largeur et/ou d’alignement), permettant d’assurer conjointement le meilleur niveau de performances pour les deux services. Nous avons enfin étudié la possibilité d’exploiter explicitement l’information de localisation ainsi acquise, en particulier pour l'accès initial, l’estimation de canaux multi-trajets, ou encore la localisation et la cartographie simultanées (SLAM). En comparaison d’approches plus conventionnelles, nous avons montré comment les performances de telles applications pouvaient être améliorées en termes de précision, de latence et/ou de complexité calculatoire
In this thesis, we investigate different facets of localization and communication services motivated by the symbiosis between them in the millimeter wave (mm-Wave) context for the fifth generation (5G) of wireless communications. Our aim is twofold: first, show that this duality is mutually beneficial to both services, and second, aim towards a co-existence to capture these benefits in order to bring forth mm-Wave as a strong contender for 5G. First, we look into how beamforming, an integral part of mm-Wave communications, can aid in improving the localization performance. After characterizing the localization performance in terms of Cramer-Rao lower bound (CRLB), we show that with optimized beamforming, the estimation of localization variables (delay, angle of departure (AoD) and angle of arrival (AoA)) improves. Then we consider the problem of co-existence of the two services together in the same system while sharing time and frequency resources. We study the non-trivial trade-off between the performances of the two services during this resource budgeting. Then, relying on this trade-off, we design an optimal resource allocation scheme while also optimizing the beamwidth in order to ascertain high performance in terms of both localization and communication. In the same context, we also look into different applications of this improved location information namely initial access, channel estimation and simultaneous localization and communication (SLAM). We show that the related performances improve in terms of quality, latency and/or complexity in comparison to the conventional methods

Les infections bactériennes lorsqu’elles se développent à partir d’implants sont très difficiles à traiter, l’issue courante étant un retrait pur et simple de l’implant incriminé. Dans ce cadre, les revêtements des biomatériaux ont un rôle important à jouer pour, d’une part, prévenir l’adhésion bactérienne et d’autre part, éliminer les bactéries présentes. Ces revêtements antibactériens doivent par ailleurs permettre une intégration tissulaire des biomatériaux aux cellules rencontrées sur le site de l’implantation. Dans ce travail une nouvelle famille de revêtements antibactériens a été développée. Ils contiennent et libèrent de manière contrôlée un agent bioactif. Ils sont constitués de multicouches de polymère plasma d'anhydride maléique déposées à la surface de fibres de polypropylène tressées et constituant le matériau à implanter. Entre chaque dépôt de polymère plasma (agissant comme couche barrière), des nanoparticules d'argent sont piégées formant ainsi des réservoirs d’agent antibactérien. En raison des différences de propriétés mécaniques entre les films minces plasma et le substrat massique élastique (i.e. tissu de fibre de polypropylène), la résistance à la traction génère des fissures dans les couches polymère plasma, qui sont utilisées comme canaux de diffusion pour les substances bioactives (dans notre cas les ions argent). Avant étirement, la libération spontanée des ions argent par simple diffusion aux travers des couches barrières peut être contrôlée en jouant sur le taux de réticulation des couches plasma. Au cours de l'étirement, le contrôle réversible de l'ouverture des fissures permet une libération maîtrisée des ions argent. Dans le domaine des textiles et d'autres biomatériaux souples, cette stratégie est prometteuse en raison des contraintes mécaniques qui se produisent naturellement sur le site de l'implantation.L'impact de différents types de procédures de stérilisation couramment utilisés (autoclave et irradiation par faisceau d’électrons) sur les propriétés du matériau développé a également été étudié. En particulier, l’incidence sur la chimie de surface, la dispersion des nanoparticules d'argent et la formation de fissures sous étirement a été regardée. La méthode de stérilisation par faisceau d’électrons permet de conserver les propriétés finales recherchées. Enfin, les propriétés antibactériennes du nouveau matériau ont été étudiées. L'effet du relargage des ions argent sur des bactéries Escherichia coli planctoniques, l'adhésion bactérienne et la formation de biofilm sur le système étiré et non-étiré a été évalué. L’intégrité membranaire des bactéries adhérées et des bactéries dans les biofilms a été suivie au cours de l'étude comme indicateur de l’état physiologique des bactéries. Les résultats ont suggéré que la sensibilité des bactéries aux concentrations faibles d'ions d'argent libérés aboutit à la formation de différents types de structures de biofilms sur les matériaux étudiés. L’ensemble des résultats obtenus donne une base solide pour le développement de matériaux intelligents capables de contrôler la libération du principe actif sur le site de l'infection. Nos résultats montrent qu’une faible dose d’argent peut suffire à contrôler l’infection en agissant sur la structure des biofilms formés
Despite strict operative procedures to minimize microbial contaminations, bacterial infection of implants significantly raises postoperative complications of surgical procedures. One of the promising approaches is to adjust and control antimicrobial properties of the implant surface. New types of antibacterial coatings prepared via plasma polymer functionalization step have been developed. These coatings contain and release in a control way a bioactive agent. Controlled release was achieved by the fabrication of plasma polymer multilayer systems, which consist of two layers of Maleic Anhydride Plasma Polymer deposited on the surface of Polypropylene made surgical mesh. In between plasma polymer layers, silver nanoparticles are trapped as an antibacterial agent reservoir. Owing to differences between mechanical properties of the plasma-polymer thin films and the elastic bulk substrates, tensile strengths generate cracks within the plasma polymer, which might be used as diffusive channels for bioactive substances, here silver ions. The cracks can be controlled mechanically in a reversible way. The tailoring of the spontaneous release of bioactive agent is achieved by the modification of the second plasma polymer deposition conditions. In addition, during mechanical stimulation of the designed material, control over silver ion release is achieved through an elongation-dependent releasing process allowed by the reversible control of the cracks. In the field of textiles and other soft biomaterials, this strategy is promising due to the mechanical stresses that naturally occur at the implant location. In regard of possible application of the developed system as a future biomaterial, the impact of different types of commonly used sterilization procedures on the properties of developed material was studied. The effects of autoclaving and electron beam sterilization methods on the surface chemistry, the dispersion of embedded silver nanoparticles in the plasma polymer and the cracks formation of the developed material was verified. Results showed the compatibility of the developed system with electron beam sterilization method. The antibacterial properties of the new material have been evaluated. The effect of developed system on planktonic bacteria, bacterial adhesion and biofilm formation on stretched and unstretched system was studied. The membrane integrity of the adhered bacteria and bacteria in biofilms was followed during the study as an indicator of the physiologic state of bacteria. Results suggested that the sensitivity of bacteria to low concentrations of released silver ions resulted in the formation of different types of structures of the biofilms on the studied materials. The results give a strong base on the future of intelligent, silver containing materials that control the release at the site of infection. Our results show that low doses of silver may be sufficient to control infection by acting on the structure of bacterial biofilms

Dans ce projet, nous présentons une méthode nouvelle et précise d’estimation de la direction et des délais d’arrivée dans un environnement à trajets multiples, à des fins d’estimation de canal. Récemment, les méthodes de super-résolution ont été largement utilisées pour l’estimation à haute-résolution de la direction d’arrivée (DOA) ou de la différence de temps d’arrivée (TDOA). L’algorithme proposé dans ce travail est applicable à l’estimation d’un canal espace-temps pour des systèmes de traitement spatio-temporel qui emploient la technologie hybride DOA / TDOA. L’estimateur est basé sur l’algorithme MUSIC classique pour trouver la DOA et en profitant d’un simple corrélateur, il est possible de trouver le retard de chaque arrivée. Il est pertinent d’associer chaque angle à son propre retard pour être capable d’estimer les caractéristiques du canal quand nous ne connaissons pas la séquence transmise par l’émetteur. Pour ce faire, nous proposons une formation de faisceaux (voix) très simple et optimale par l’application du MVDR (Maximum Variance Distortion-less Response). Cette formation de faisceaux maximise le signal desiré par rapport aux autres signaux. Après détermination de l’angle d’arrivée par l’algorithme MUSIC, nous appliquons l’algorithme de formation de faisceaux MVDR pour obtenir le signal qui est reçu par le réseau d’antennes pour une direction. Ce signal est corrélé avec les autres signaux correspondants aux autres directions d’arrivée. Les pics dans les figures ainsi obtenues montrent le décalage temporel de chaque source par rapport à celle obtenue par la formation de faisceaux MVDR. La soustraction du plus petit décalage, correspondant au premier signal reçu à chaque décalage temporel, nous donne le temps d’arrivée de chaque source. Pour être plus précis, nous pouvons choisir la moyenne des vecteurs des délais estimés, chacun étant obtenu à partir d’une angle pour l’algorithme MVDR.
In this project, we present a novel and precise way of estimating the direction and delay of arrivals in multipath environment for channel estimation purposes. Recently, super-resolution methods have been widely used for high resolution Direction Of Arrival (DOA) or Time Difference Of Arrival (TDOA) estimation. The proposed algorithm in this work is applicable to space-time channel estimation for space-time processing systems that employ hybrid DOA/TDOA technology. The estimator is based on the conventional MUSIC algorithm to find the DOA and by using a simple correlator it is possible to find the delay of each arrival. It is of interest to associate each angle to its proper delay to be able to estimate the characteristics of the channel when we have no knowledge about the transmitted sequence. To do this, we suggest a very simple and optimal beamforming method by performing Maximum Variance Distortion-less Response (MVDR). This beamforming maximizes the desired signal in the desired direction compare to the other signals that come from other directions. After finding the DOAs by MUSIC algorithm and selecting our desired direction, we obtain the signal from this direction by applying MVDR beamforming. Then, we perform a correlation between this signal and the others incoming signals from other directions. The peaks in the simulation figures illustrate the delay between each source with the obtained signal from MVDR. If we subtract the delay of the first arrival (the smallest delay in time), from the delays indicated in the figures, we can obtain the delay of each arrival. To be more precise, the mean of these estimated TOAs vector follows the exact TOA of each source.

Malgre le fort desaccord parametrique existant entre gaas et inas (7,2%), il est possible de realiser des couches pseudomorphes de l'un des materiaux sur l'autre, en se limitant a des couches d'epaisseurs inferieures a une dizaine d'a. Dans ces conditions,l'interface inas/gaas est plane et chimiquement abrupte, a la demi-couche pres. L'interface inverse est diffuse et rugueuse a l'echelle atomique. Au cours de la formulation de cette heterojonction, il y a segregation d'in en surface et formation d'un compose ternaire. Ce type de phenomene de segregation d'in se produit egalement dans les composes ternaires ingaas et peut etre a l'origine de leur rugosite superficielle. Etude comparative avec d'autres systemes iii-as

Dans le cadre de ce travail de recherche, nous nous somme intéressés à un système de télécommunication MIMO (Multiple Input Multiple Output) à multiplexage spatial utilisant des récepteurs Zero-IF et la technique de formation numérique de faisceaux (FF). Le domaine d'application de ces travaux de recherches peuvent être aussi bien les applications fixes (exp: WiFi, IEEE) que les applications mobiles (exp: LTE, 3GPP).
La première partie de ce travail est consacrée à une étude comparative entre les différents types de démodulateurs cinq-port et triphasés. Cette étude a permis de mettre en évidence l'aspect tridimensionnel des démodulateurs cinq-port et triphasés, de gagner 20dB en termes de réjection des produits d'intermodulation des signaux adjacents et de trouver une nouvelle méthode de calibrage aveugle du récepteur.
La seconde partie de la thèse se concentre sur le prototypage d'un système MIMO. Cette phase nous a permis d'exposer les difficultés de mise en place de ce genre de système et de souligner les nouvelles problématiques qui n'apparaissait pas auparavant dans les systèmes mono- transcepteur. Aussi, un algorithme de Formation de Faisceau a été développé dans cette partie. Ce FF numérique a permis non seulement d'accroître la capacité mais aussi la qualité de liaison en considérant le système MIMO comme N système SIMO en parallèle. Comparativement à la technique ZF(Zero Forcing), nous démontrons que le FF permet d'obtenir une meilleure qualité de signaux pour des faibles valeurs de rapport signal à bruit.

L’objectif de cette thèse est d’étudier et de reproduire les caractéristiques spécifiques de la microstructure du combustible nucléaire irradié à fort taux de combustion, appelée structure HBS (High Burnup Structure). Il s’agit d’étudier les différents paramètres pertinents impliqués dans la formation d’une telle structure, en évaluant leur importance, et en clarifiant leurs éventuelles synergies. Cet objectif a été réalisé en utilisant un système de modèle ultra simplifié, à savoir des monocristaux de dioxyde d’uranium (UO₂) irradiés par des ions de basse énergie (quelques centaines de keV) de Lanthane (La) ou de xénon (Xe) à une température de 773 K, correspondant à celle de la périphérie des véritables pastilles de combustible en réacteur. Les énergies et les masses des ions ont été choisies pour étudier la déstabilisation du solide en fonction de deux paramètres-clefs: (i) les collisions nucléaires élastiques et (ii) la contribution chimique de l'incorporation d'impuretés à forte concentration. Les deux espèces ont été choisies délibérément pour leurs solubilités très différentes dans le dioxyde d’uranium: les ions La sont solubles dans l'UO₂ jusqu’à de très fortes concentrations, tandis que les ions Xe sont insolubles. Les techniques de la Microscopie Électronique en Transmission (TEM) et de Spectrométrie de Rétrodiffusion Rutherford en canalisation RBS/C ont été conduites in situ couplée avec l’irradiation. Ces deux techniques utilisées pour visualiser, quantifier et fournir des informations concernant la fraction des défauts induits par l’irradiation et la formation des bulles, de cavités ou de précipités dans le solide. Les données de canalisation ont été analysées par simulation Monte-Carlo en supposant l’existence de deux catégories de défauts : (i) des atomes aléatoirement déplacés (RDA) et (ii) des distorsions des rangés atomiques (BC). L’évolution de la fraction de défaut de type RDA montre une forte augmentation entre 0.4 à 4.0 dpa (correspondant à une très faible concentration des ions implantés), indépendamment de la nature des ions. Elle est suivie par une saturation de la fraction de RDA pour les deux ions sur une large gamme d’irradiation quoi s’étend jusque 100 dpa. Une forte élévation de la fraction de RDA est observée en particulier pour les cristaux implantés avec des ions Xe pour une concentration élevée dépassant les 4%. En ce qui concerne l’évolution de BC, elle augmente fortement jusqu’à 4 dpa et sature ensuite deux ions La et Xe. Les résultats de microscopie électronique in situ montrent que des défauts identiques pour les deux ions induits par l’irradiation apparaissent, et présentent la même évolution en fonction de la fluence. Les différents défauts évoluent en fonction de la fluence : la première étape correspond à la formation de ‘black dots’ ; la deuxième étape est caractérisée par la formation de boucles puis de lignes de dislocations, qui évoluent finalement jusqu’à commencer à devenir moins différenciables; le processus de restructuration se poursuit et forme un réseau de dislocations enchevêtrées. Une forte densité de bulles de gaz, de taille nanométrique et avec un diamètre moyen de 2 nm est observée pour le cristal Xe implanté à une dose seuil de 4 dpa. Le couplage des deux techniques conduites in situ montre que la différence entre les valeurs à saturation des fractions RDA des deux ions, d’une part, et l'augmentation drastique de RDA à très forte concentration d'ions Xe implantés d’autre part peuvent être attribuées à : (i) la solubilité des ions La vis-à-vis des ions Xe, conduisant à la formation des bulles de gaz de taille nanométrique et (ii) la taille des espèces implantées dans la matrice UO₂, pour laquelle les atomes Xe insolubles ont un rayon atomique beaucoup plus grand que le rayon cationique des atomes U⁴⁺(les atomes La³⁺ ont un rayon atomique similaire à celui des atomes U⁴⁺), responsable de plus de contraintes supplémentaires dans la structure cristalline
The aim of this thesis is to investigate and reproduce the specific features of the microstructure of the high burnup structure of the irradiated nuclear fuel and to explore the various relevant parameters involved in the formation of such a structure, in evaluating their importance, and in clarifying the synergies between them. This have been performed by using a very simplified model system – namely uranium dioxide single crystals- irradiated with low energy La and Xe ions at 773 K, corresponding to the temperature at the periphery of the genuine fuel. The energies and masses of bombarding ions were chosen to investigate the destabilization of the solid due to: (i) the elastic nuclear collisions and by (ii) the chemical contribution of implanting impurities at high concentrations by implanting different ions in UO₂, namely Xe and La, having very different solubility: La species are soluble in UO₂ while Xe ions are insoluble. In situ Transmission electron Microscopy (TEM) and in situ Rutherford Backscattering Spectrometry in the channeling mode (RBS/C), both techniques coupled to ion irradiation, were performed to visualize, quantify and provide information with respect to the fraction of radiation-induced defects and the formation of bubbles, cavities, or precipitates. The channeling data were analyzed afterwards by Monte Carlo simulations assuming two class of defects comprising (i) randomly displaced atoms (RDA) and (ii) bent channels (BC) defects. Regarding the RDA evolution, a sharp increase step appears from 0.4 to 4.0 dpa (corresponding to a low concentration of implanted ions) regardless of nature of ions followed by a saturation of the fraction of RDA for both ions over a wide range of irradiation. A sharp increase of RDA fraction is observed specifically for crystals implanted with Xe ions at a high concentration exceeding 1.5 % (corresponding to the dose of more than 125 dpa). Regarding the BC evolution, for both ions, the evolution shows an increase in the fraction of BC up to 4.0 dpa then the fraction of BC almost saturates for Xe and La ions. In situ TEM results show that a similar radiation-induced defects appear for both ions and the same evolution of defects as a function of the fluence is observed. The various defects evolved as a function of the fluence: starting from the black dot defects formation that were observed as a first type of defects created, then dislocation lines and loops appeared and evolved until they started to be become less distinguishable, the restructuring process continued by forming a tangled dislocation network. A high density of nanometer-sized gas bubbles with a mean diameter 2 nm were observed at room temperature for the Xe-implanted crystal at a threshold dose of 4 dpa. The coupling between both techniques (in situ RBS/C and TEM) demonstrates that the difference between the two plateaus of saturation between the two ions and the dramatic increase of RDA at high concentration of implanted Xe ions can be ascribed to: (i) the solubility of La compared to Xe ions leading to the formation of nanometer-sized gas bubbles and (ii) the size of implanted species in UO₂ matrix where insoluble Xe atoms have an atomic radius much larger than the cationic radius of U⁴⁺ atoms, (La³⁺ atoms have a similar atomic radius as U⁴⁺ atoms) responsible for more stress in UO₂ crystal

La tendance actuelle est d'utiliser les systèmes multi-antennes en émission et en réception afin d'utiliser au mieux le spectre radioélectrique et d'améliorer la liaison radio pour les systèmes de communications sans fil. C'est dans ce contexte que s'inscrit ce mémoire de thèse qui porte sur l'étude et l'optimisation d'un démonstrateur d'antennes intelligentes. Après avoir effectué une étude approfondie des méthodes de détection de directions d'arrivée des signaux RF et développé une technique de formation de lobe, deux prototypes de système d'antenne adaptative ont été développés dans la bande WiMax (3. 4 - 3. 5 GHz) et validé expérimentalement. Le premier prototype fonctionnant en réception est basé sur les liaisons de type Uplink. Il utilise les démodulateurs cinq-ports et le système de formation numérique de faisceau où les poids sont calculés par l'algorithme SQP (technique de synthèse développée) et appliqués directement aux signaux en bande de base afin d'améliorer la qualité des signaux reçus c'est-à-dire améliorer le rapport signal à interférent plus bruit. Le deuxième fonctionnant en émission est basé sur les liaisons de type Downlink, c'est un système analogique de formation de faisceau utilisant les modulateurs vectoriels commandés numériquement à partir de la loi d'alimentation donnée par la synthèse de diagramme (algorithme SQP) afin de concentrer le rayonnement émis dans la direction privilégiée du récepteur utile. Ces deux systèmes sont complémentaires dans la mesure où ce dernier utilise les résultats de mesure de DoA du premier pour adapter son diagramme de rayonnement en fonction de la position angulaires des sources
The current tendency is to use the multi-antennas systems in emission and/or reception in order to optimize the radioelectric spectrum as well as possible and to improve the radio connexion for the wireless communication systems. It is in this context that this thesis is related to the study and optimization of a demonstrator of smart antennas. After having carried out a thorough study of the detection methods of directions of arrival of the RF signals and having developed a beamforming technique, two prototypes of adaptive antenna system were developed in the WiMax band (3. 4 - 3. 5 GHz) and experimentally validated. The first system functioning in reception is based on the Uplink. It uses the five-port demodulators and the numerical beamforming system where the weights are calculated by the SQP algorithm (technique of pattern synthesis developed) and directly applied to the signals in baseband in order to improve quality of the received signals i. E. To improve the signal to interference plus noice ratio. The second system functioning in emission is based on the Downlink ; it is an analogical beamforming system using the vectors modulators controlled numerically, starting form the weight given by the array pattern synthesis (SQP algorithm) in order to concentrate the radiation emitted in the desired direction of the useful receiver. These two systems are complementary insofar as the last one uses the results of measurement of DoA of the first one to adapt its radiation pattern according to the position angular of the sources

Des antennes multiples du côté de la station de base peuvent être utilisées pour améliorer l'efficacité spectrale et l'efficacité énergétique des technologies sans fil de nouvelle génération. En effet, le multi-entrées et sorties multiples massives (MIMO) est considéré comme une technologie prometteuse pour apporter les avantages susmentionnés pour la norme sans fil de cinquième génération, communément appelée 5G New Radio (5G NR). Dans cette monographie, nous explorerons un large éventail de sujets potentiels dans Multi-userMIMO (MU-MIMO) pertinents pour la 5G NR,• Conception de la formation de faisceaux (BF) maximisant le taux de somme et robustesse à l'état de canal partiel informations à l'émetteur (CSIT)• Analyse asymptotique des différentes techniques BF en MIMO massif et• Méthodes d'estimation de canal bayésien utilisant un apprentissage bayésien clairsemé.L'une des techniques potentielles proposées dans la littérature pour contourner la complexité matérielle et la consommation d'énergie dans le MIMO massif est la formation de faisceaux hybrides. Nous proposons une conception de phaseur analogique globalement optimale utilisant la technique du recuit déterministe, qui nous a valu le prix du meilleur article étudiant. En outre, afin d'analyser le comportement des grands systèmes des systèmes MIMO massifs, nous avons utilisé des techniques de la théorie des matrices aléatoires et obtenu des expressions de taux de somme simplifiées. Enfin, nous avons également examiné le problème de récupération de signal bayésien clairsemé en utilisant la technique appelée apprentissage bayésien clairsemé (SBL)
Multiple antennas at the base station side can be used to enhance the spectral efficiency and energy efficiency of the next generation wireless technologies. Indeed, massive multi-input multi-output (MIMO) is seen as one promising technology to bring the aforementioned benefits for fifth generation wireless standard, commonly known as 5G New Radio (5G NR). In this monograph, we will explore a wide range of potential topics in multi-userMIMO (MU-MIMO) relevant to 5G NR,• Sum rate maximizing beamforming (BF) design and robustness to partial channel stateinformation at the transmitter (CSIT)• Asymptotic analysis of the various BF techniques in massive MIMO and• Bayesian channel estimation methods using sparse Bayesian learning.One of the potential techniques proposed in the literature to circumvent the hardware complexity and power consumption in massive MIMO is hybrid beamforming. We propose a globally optimal analog phasor design using the technique of deterministic annealing, which won us the best student paper award. Further, in order to analyze the large system behaviour of the massive MIMO systems, we utilized techniques from random matrix theory and obtained simplified sum rate expressions. Finally, we also looked at Bayesian sparse signal recovery problem using the technique called sparse Bayesian learning (SBL). We proposed low complexity SBL algorithms using a combination of approximate inference techniques such as belief propagation (BP), expectation propagation and mean field (MF) variational Bayes. We proposed an optimal partitioning of the different parameters (in the factor graph) into either MF or BP nodes based on Fisher information matrix analysis

Depuis plusieurs années, les opérateurs de téléphonie mobile sont confrontés à une croissance considérable du trafic de données mobiles. Dans un tel contexte, la technologie Cloud Radio Access Network (CRAN) qui intègre les solutions de Cloud Computing aux réseaux d’accès radio est considérée comme une nouvelle architecture pour les futures générations de réseaux 5G. L’approche CRAN permet une optimisation globale des fonctions de traitement en bande de base du signal et de la gestion des ressources radio pour l’ensemble des RRH et des utilisateurs. Parallèlement, les réseaux hétérogènes (HetNets) ont été proposés pour augmenter efficacement la capacité et la couverture du réseau 5G tout en réduisant la consommation énergétique. En combinant les avantages du Cloud avec ceux des réseaux HetNets, le concept de réseaux H-CRAN (Heterogeneous Cloud Radio Access Networks) est né et est considéré comme l’une des architectures les plus prometteuses pour répondre aux exigences des futurs systèmes. Plus particulièrement, nous abordons le problème important de l’optimisation jointe de l’association utilisateur-RRH et de la solution de beamforming sur la liaison descendante d’un système H-CRAN. Nous formulons un problème de maximisation du débit total du système sous des contraintes de mobilité et d’imperfection de CSI (Channel State Information). Notre principal défi consiste à concevoir une solution capable de maximiser le débit tout en permettant, contrairement aux autres solutions de référence, de réduire la complexité de calcul, et les coûts de signalisation et de feedback CSI dans divers environnements. Notre étude commence par proposer un algorithme Hybride, qui active périodiquement des schémas de clustering dynamiques et statiques pour aboutir à un compromis satisfaisant entre optimalité et le coût en complexité et signalisation CSI et réassociation. L’originalité de l’algorithme Hybride réside aussi dans sa prise en compte de la dimension temporelle du processus d’allocation sur plusieurs trames successives plutôt que son optimalité (ou sous-optimalité) pour la seule trame d’ordonnancement courante. De plus, nous développons une analyse des coûts de l’algorithme en fonction de plusieurs critères afin de mieux appréhender le compromis entre les nombreux paramètres impliqués. La deuxième contribution de la thèse s’intéresse au problème sous la perspective de la mobilité utilisateur. Deux variantes améliorées de l’algorithme Hybride sont proposées : ABUC (Adaptive Beamforming et User Clustering), une version adaptée à la mobilité des utilisateurs et aux variations du canal radio, et MABUC (Mobility-Aware Beamforming et User Clustering), une version améliorée qui règle dynamiquement les paramètres de feedback du CSI (périodicité et type de CSI) en fonction de la vitesse de l’utilisateur. L’algorithme MABUC offre de très bonnes performances en termes de débit cible tout en réduisant efficacement la complexité et les coûts de signalisation CSI. Dans la dernière contribution de la thèse, nous approfondissons l’étude en explorant l’optimisation automatique des paramètres d’ordonnancement du CSI. Pour ce faire, nous exploitons l’outil de l’apprentissage par renforcement afin d’optimiser les paramètres de feedback CSI en fonction du profil de mobilité individuelle des utilisateurs. Plus spécifiquement, nous proposons deux modèles d’apprentissage. Le premier modèle basé sur un algorithme de type Q-learning a permis de démontrer l’efficacité de l’approche dans un scénario à taille réduite. Le second modèle, plus scalable car basé sur une approche Deep Q-learning, a été formulé sous la forme d’un processus de type POMDP (Partially observable Markov decision process). Les résultats montrent l’efficacité des solutions qui permettent de sélectionner les paramètres de feedback les plus adaptés à chaque profil de mobilité, même dans le cas complexe où chaque utilisateur possède un profil de mobilité différent et variable dans le temps
Recently, mobile operators have been challenged by a tremendous growth in mobile data traffic. In such a context, Cloud Radio Access Network (CRAN) has been considered as a novel architecture for future wireless networks. The radio frequency signals from geographically distributed antennas are collected by Remote Radio Heads (RRHs) and transmitted to the cloud-centralized Baseband Units (BBUs) pool through fronthaul links. This centralized architecture enables a global optimization of joint baseband signal processing and radio resource management functions for all RRHs and users. At the same time, Heterogeneous Networks (HetNets) have emerged as another core feature for 5G network to enhance the capacity/coverage while saving energy consumption. Small cells deployment helps to shorten the wireless links to end-users and thereby improving the link quality in terms of spectrum efficiency (SE) as well as energy efficiency (EE). Therefore, combining both cloud computing and HetNet advantages results in the so-called Heterogeneous-Cloud Radio Access Networks (H-CRAN) which is regarded as one of the most promising network architectures to meet 5G and beyond system requirements. In this context, we address the crucial issue of beamforming and user-to-RRH association (user clustering) in the downlink of H-CRANs. We formulate this problem as a sum-rate maximization problem under the assumption of mobility and CSI (Channel State Information) imperfectness. Our main challenge is to design a framework that can achieve sum-rate maximization while, unlike other traditional reference solutions, being able to alleviate the computational complexity, CSI feedback and reassociation signaling costs under various mobility environments. Such gain helps in reducing the control and feedback overhead and in turn improve the uplink throughput. Our study begins by proposing a simple yet effective algorithm baptized Hybrid algorithm that periodically activates dynamic and static clustering schemes to balance between the optimality of the beamforming and association solutions while being aware of practical system constraints (complexity and signaling overhead). Hybrid algorithm considers time dimension of the allocation and scheduling process rather than its optimality (or suboptimality) for the sole current scheduling frame. Moreover, we provide a cost analysis of the algorithm in terms of several parameters to better comprehend the trade-off among the numerous dimensions involved in the allocation process. The second key contribution of our thesis is to tackle the beamforming and clustering problem from a mobility perspective. Two enhanced variants of the Hybrid algorithm are proposed: ABUC (Adaptve Beamforming and User Clustering), a mobility-aware version that is fit to the distinctive features of channel variations, and MABUC (Mobility-Aware Beamforming and User Clustering), an advanced version of the algorithm that tunes dynamically the feedback scheduling parameters (CSI feedback type and periodicity) in accordance with individual user velocity. MABUC algorithm achieves a targeted sum-rate performance while supporting the complexity and CSI signaling costs to a minimum. In our last contribution, we propose to go further in the optimization of the CSI feedback scheduling parameters. To do so, we take leverage of reinforcement learning (RL) tool to optimize on-the-fly the feedback scheduling parameters according to each user mobility profile. More specifically, we propose two RL models, one based on Q-learning and a second based on Deep Q-learning algorithm formulated as a POMDP (Partially observable Markov decision process). Simulation results show the effectiveness of our proposed framework, as it enables to select the best feedback parameters tailored to each user mobility profile, even in the difficult case where each user has a different mobility profile

L'analyse des variations laterales de facies permet de reconstituer un schema du secteur du haut-var coherent a condition de placer un accident de direction n 20-30 a vergence ouest ayant joue en faille normale au cours du lias et du dogger et limitant un domaine de bassin a l'ouest et une plate-forme a l'est. Les manifestations tectonosedimentaires observees suggerent, outre les deformations dues a la tectonique distensive, l'existence d'une halocinese precice le long du faisceau de failles n 20-30. Ainsi au jurassique la region du dome de barrot serait limitee a l'ouest par rapport au bassin subalpin. La confrontation des donnees paleogeographiques mesozoiques d'une part, et des resultats geophysiques et structuraux d'autre part, nous incite a envisager l'existence d'une zone transformante a jeu dextre au jurassique