Diffraction d'ondes électromagnétiques par des surfaces rugueuses aléatoires PDF Download
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Book Description
Dans le cadre de la télédétection hyperfréquence, nous cherchons à modéliser l'interaction d'ondes électromagnétiques avec des surfaces rugueuses, soit le phénomène de diffraction. La surface est aléatoire afin de modéliser une surface naturelle telle qu'une parcelle agricole. Nous présentons deux méthodes de calcul de diffraction. La première est une méthode approchée de Rayleigh dont nous cernons le domaine d'application à l'aide de tests de convergence et de critères physiques. La seconde, appelée méthode C, est un formalisme exact basé sur l'écriture des équations de Maxwell dans un système de coordonnées curvilignes lié à la surface. Nous la validons en la confrontant à d'autres méthodes. Nous soulignons dans le même temps l'effet de la rugosité de la surface sur les diagrammes de diffraction, comme le phénomène de rétrodiffusion exaltée. De plus, des comparaisons concluantes sont effectuées avec des mesures expérimentales dans le domaine des fréquences optiques et radar.
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Dans le cadre de la télédétection hyperfréquence, nous cherchons à modéliser l'interaction d'ondes électromagnétiques avec des surfaces rugueuses, soit le phénomène de diffraction. La surface est aléatoire afin de modéliser une surface naturelle telle qu'une parcelle agricole. Nous présentons deux méthodes de calcul de diffraction. La première est une méthode approchée de Rayleigh dont nous cernons le domaine d'application à l'aide de tests de convergence et de critères physiques. La seconde, appelée méthode C, est un formalisme exact basé sur l'écriture des équations de Maxwell dans un système de coordonnées curvilignes lié à la surface. Nous la validons en la confrontant à d'autres méthodes. Nous soulignons dans le même temps l'effet de la rugosité de la surface sur les diagrammes de diffraction, comme le phénomène de rétrodiffusion exaltée. De plus, des comparaisons concluantes sont effectuées avec des mesures expérimentales dans le domaine des fréquences optiques et radar.
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Dans le cadre de la télédétection hyperfréquence active, un des objectifs est l'analyse de l'écho radar recueilli après son interaction avec la surface de la terre, afin de remonter aux paramètres physiques et géométriques de la scène observée. Pour mieux appréhender ce problème inverse, une bonne connaissance du problème direct reste indispensable. Ce mémoire traite de l’étude de la diffraction d’une onde électromagnétique par une surface rugueuse aléatoire, séparant deux milieux homogènes. Une méthode exacte (méthode C), donnant les intensités cohérentes et incohérentes d’une surface rugueuse 1D ou 2D aléatoire, éclairée par une onde plane, a été développée. Cette méthode est basée sur la résolution des équations de Maxwell dans un système de coordonnées non orthogonales, lié à la surface. Les surfaces considérées sont des réalisations d’un processus spatial aléatoire gaussien et isotrope. La génération des profils diffractant est assurée par filtrage linéaire. Les paramètres statistiques des profils sont estimés à partir de fichiers numériques de sols agricoles nus. Nous avons investi la méthode numériquement et comparé nos résultats à la littérature ainsi qu’à des données expérimentales. Nous avons aussi utilisé cette méthode pour étudier l’impact de la rugosité et de l’humidité du sol sur le diagramme de rayonnement.
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Nous présentons un modèle théorique et numérique pour simuler la diffraction d'ondes électromagnétiques par des surfaces rugueuses monodimensionnelles et non périodiques. La méthode d'étude consiste à écrire et à résoudre les équations de Maxwell en coordonnées de translation afin de faciliter l'écriture des conditions aux limites. Dans un premier chapitre, la méthode est appliquée à l'étude théorique de la diffraction d'une onde plane par un plan localement déformé diélectrique ou conducteur. Les équations de Maxwell, écrite dans le système de coordonnées de translation sont résolues dans l'espace de Fourier par une méthode des moments avec comme fonctions de base des sinus cardinaux et des distributions de Dirac pour fonction test. On obtient une équation aux valeurs propres et les solutions propres servent à la représentation du champ. Dans le second chapitre, une étude numérique est développée, afin de cerner les limites de la méthode. Premièrement, une étude numérique de la stabilité et de la convergence de la méthode en fonction des différents paramètres est effectuée. Deuxièmement, une réflexion sur la représentation du champ lointain et proche conduit à coupler le modèle avec le théorème d'extinction. Le phénomème de faible couplage en champs lointain est abordé à la fin de ce chapitre, dans le but d'étendre le modèle à des surfaces de grande étendue spatiale. Le troisième et dernier chapitre présente une extension du modèle au cas de l'incidence conique et d'un faisceau d'ondes planes. Les applications numériques sont effecutuées sur des surfaces rugueuses aléatoires suivant une statistique Gaussienne
Author: Philippe Spiga Publisher: ISBN: Category : Languages : fr Pages : 165
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La diffraction des ondes électromagnétiques par des surfaces rugueuses intéresse de nombreux domaines comme l'Optique, la furtivité, la compatibilité électromagnétique ou bien encore la télédétection. La modélisation de ce phénomène peut se faire soit à l'aide de théories rigoureuses basées sur la résolution des équations de Maxwell, soit avec des théories approchées. Actuellement, le problème tridimensionnel de la diffusion des ondes électromagnétiques par des surfaces rugueuses éclairées sous incidence rasante ne peut pas être résolu de manière satisfaisante par les méthodes rigoureuses. Ces méthodes ne peuvent donc pas être utilisées pour estimer la validité des méthodes approchées pour ce type d'incidence. Afin de résoudre ce problème, de nouvelles équations intégrales de frontière ont été développées. A l'aide du théorème d'extinction et du théorème de réciprocité, le comportement du champ diffracté pour les angles rasants a pu être déterminé. A partir de ces résultats, l'amplitude diffractée a été reformulée afin d'obtenir explicitement le bon comportement du champ pour de tels angles. Une technique de résolution numérique de l'équation intégrale obtenue a été mise en oeuvre pour des surfaces rugueuses infiniment conductrices en polarisation Horizontale. La validation a été menée par comparaison avec des résultats issus du formalisme intégral classique, pour des angles d'incidence raisonnables. La pertinence de quelques méthodes approchées pour des incidences rasantes a été étudiée. Le problème de diffraction par la surface de la mer ne pouvant être résolu de manière rigoureuse pour des vents supérieurs à 4m/s, l'étude s'est portée sur les modèles à deux échelles et les fonctions d'ombrage. Nous montrons que ces dernières ne sont pas adaptées à la surface océanique. Enfin, en comparant un modèle à deux échelles, combinant l'Optique géométrique et l'approximation des faibles pentes, aux données expérimentales de Nathanson, nous avons montré que les phénomènes hydrodynamiques comme le déferlement augmentent de manière significative l'énergie rétro-diffusée dans les angles rasants.
Author: Cihui Pan Publisher: ISBN: Category : Languages : en Pages : 0
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We study the electromagnetic diffraction by gratings and random rough surfaces. The C-method is an exact method developed for this aim. It is based on Maxwell's equations under covariant form written in a nonorthogonal coordinate system. The C-method leads to an eigenvalue problem, the solution of which gives the diffracted field.We focus on the numerical aspect of the C-method, trying to develop an efficient application of this exact method. For gratings, we have developed a new version of C-method which leads to a differential system with initial conditions. This new version of C-method can be used to study multilayer gratings with homogeneous medium.We implemented high performance algorithms to the original versions of C-method. Especially, we have developed a specifically designed parallel QR algorithm for the C- method and spectral projection method to solve the eigenvalue problem more efficiently. Experiments have shown that the computation time can be reduced significantly.
Author: G.. ELIAS Publisher: ISBN: Category : Languages : fr Pages : 78
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MISE SOUS FORME D'EQUATION INTEGRALE DU PROBLEME DE LA REFLEXION D'UNE ONDE ELECTROMAGNETIQUE PAR UNE SURFACE ALEATOIRE. POSSIBILITES DE DEVELOPPEMENT ASYMPTOTIQUE DE LA SOLUTION. APPLICATION A DES SURFACES ALEATOIRES HOMOGENES FLUCTUANT AUTOUR D'UN PLAN, D'UN CYLINDRE ET D'UNE SPHERE
Author: Karim Ait Braham Publisher: Editions Universitaires Europeennes ISBN: 9783838181035 Category : Languages : fr Pages : 200
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Dans le cadre de la teledetection hyperfrequence active, un des objectifs est l'analyse de l'echo radar recueilli apres son interaction avec la surface de la terre, afin de remonter aux parametres physiques et geometriques de la scene observee. Pour mieux apprehender ce probleme inverse, une bonne connaissance du probleme direct reste indispensable. Ce livre traite de l'etude de la diffraction d'une onde electromagnetique par une surface rugueuse aleatoire, separant deux milieux homogenes. Une methode exacte, donnant les intensites coherentes et incoherentes d'une surface rugueuse 1D ou 2D aleatoire, eclairee par une onde plane, a ete developpee. Cette methode est basee sur la resolution des equations de Maxwell dans un systeme de coordonnees non orthogonales, lie a la surface. Les surfaces considerees sont des realisations d'un processus spatial aleatoire gaussien et isotrope. La generation des profils diffractants est assuree par filtrage lineaire. Les parametres statistiques des profils sont estimes a partir de fichiers numeriques de sols agricoles nus. Nous avons investi la methode numeriquement et compare nos resultats a la litterature ainsi qu'a des donnees experimentales.
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La diffraction d'une onde électromagnétique par des surfaces diélectriques ou conductrices rugueuses est étudiée par une méthode différentielle. Le formalisme utilisé repose essentiellement sur la forme covariante des équations de Maxwell écrites dans un système de coordonnées non orthogonales adapté a la géométrie du problème. A partir de ce formalisme deux méthodes sont proposées : dans la première on considère la déformation comme une fonction perturbatrice et les solutions sont données sous une forme analytique simple. Dans la seconde, le traitement est plus rigoureux. Le problème est ramené à la résolution d'un système intégro-différentiel linéaire à coefficients constants. Par suite on est conduit à la recherche de valeurs et de vecteurs propres d'une matrice caractéristique a la fois du milieu et de la forme de la surface diffractante
Author: Céline Baudier
Author: Céline Baudier
Author: Karim Aït Braham
Author: Kofi Sényo Edee
Author: Philippe Spiga
Author: Cihui Pan
Author: G.. ELIAS
Author: Georges Elias
Author: Karim Ait Braham
Author: Georges Élias
Author: Abdelhamid Benali