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Modélisation électromagnétique par changement d’échelle appliquée aux structures fractales planaires

Voyer, Damien (2005) Modélisation électromagnétique par changement d’échelle appliquée aux structures fractales planaires. (Electromagnetic modeling by scale changing applied to fractal planar structures.)

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Abstract

Les structures fractales planaires sont depuis quelques années utilisées dans la conception de systèmes multi-bandes telles que les surfaces sélectives ou les antennes. Leur attrait est dû à la géométrie particulière de ces objets qui combine plusieurs répliques d’un même motif à différentes échelles. Théoriquement, le calcul électromagnétique rigoureux des structures planaires s’appuie le plus souvent sur la technique de l’équation intégrale. Cependant à cause de la présence de nombreux détails avec des rapports de dimension importants, le calcul impliquant des structures multi-échelles peut exiger un effort numérique important ou encore conduire à manipuler des matrices mal-conditionnées. Dans ce contexte, une méthode par changement d’échelle est proposée pour résoudre les problèmes de diffraction avec des structures fractales ou log-périodiques planaires. La modélisation aux différentes échelles de ces objets suit un processus récursif à l’image de leur construction géométrique. Cette approche permet un gain de temps considérable par rapport aux résolutions numériques classiques, notamment par rapport à la méthode des moments. Dans le cadre de projets d’étude amont pour le compte de Délégation Générale pour l’Armement, on a montré que certains motifs fractals filaires et planaires sont des solutions attrayantes pour la conception des paillettes pour le leurrage multi-bandes et des filets pour le camouflage radar multibandes. La méthode par changement d’échelle s’est avérée être un outil performant pour le dimensionnement de ces structures. Des mesures ont par ailleurs été effectuées qui confirment les résultats numériques obtenus. En particulier un radar a été conçu au laboratoire pour mesurer la surface équivalente radar des paillettes. ABSTRACT : For few years planar fractal structures have been exploited in the design of multi-bands devices such as selective surfaces or antennas. Their interest is due to their specific geometry that combines a same pattern at different scales. Theoretically, the rigorous electromagnetic calculus of planar structure is more often based on the technique of the integral equation. However because of the presence of many details with important dimension ratios, the calculus involving multi-scales structures can require an important numerical effort or can lead to handle ill conditioned matrix. In that context, a method by scale changing is proposed to solve problems of scattering involving planar fractal structures. The modeling at the different scales of these structures follows a recursive process in the same way that it appears in their geometric building. This approach saves a lot of time compared to other numerical methods, notably compared to the method of moments. In the course of projects for the General Delegation for Armament, it has been showed that some wire and planar fractal structures are attractive solutions in the conception of multi-bands chaff for radar countermeasure and multi-bands nets for radar camouflage. The method by scale changing is an impressive tool to design these structures. Measurements have been made that confirm numerical results. In particular, a radar has been developed in the laboratory to measure the radar cross section of chaff.

Department or laboratory:Laboratoire d'Electronique - LEN7 (Toulouse, France)
Directeur de thèse:David, Jacques and Aubert, Hervé
Uncontrolled Keywords:Modélisation électromagnétique - Multi-échelles - Méthode modale - Méthode spectrale - Fractales - Multi-bandes - Surfaces sélectives - Paillettes - Radar. KEYWORDS : Electromagnetic modeling - Multi-scales - Modal method - Spectral method - Fractals - Multi-bands - Selective surfaces - Chaff - Radar
Subjects:Electronics > Microwaves electronics
Deposited On:26 January 2009

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