Experimental demonstration of directive pulsed wavefront generation in reverberation chambers

International audienceIn this paper, the first experimental demonstration of coherent directive and polarized wavefront generation within a reverberation chamber is presented. This feature is possible with the use of a time-reversal electromagnetic chamber, a concept that we previously introduced which mainly relies on the use of time-reversal techniques in a highly reverberating medium. The rationale for developing such a system is to provide the control of a field distribution in time and space without any mechanical move of neither sources nor an equipment under test while preserving the high-intensity field levels achieved with reverberation chambers

ANALYSIS OF A COAXIAL-TYPE MEASUREMENT CELL BY FINITE-ELEMENTS METHOD FOR CHARACTERIZING MAGNETIC ANISOTROPIC MATERIALS: DIRECT PROBLEM

The finite elements method has made proof efficiency and precision in many areas as mechanics, thermal, components physics and more recently in the electromagnetism. Its applications allow the processing of homogeneous, inhomogeneous, isotropic or anisotropic medias for any geometry. Our study, concerns the analysis of a coaxial guide in the presence of a saturated ferrite material, the goal of this study is to deduce the electromagnetic behaviour inside the coaxial guide, by determining physical parameters variations in function of material characteristics. The electromagnetic study; lead us to use a coupled equation system of Helmholtz type, which is difficult to solve analytically. This is why we have developed a method of space discretization called FINITE-ELEMENT METHOD, to solve numerically the problem.The finite elements method has made proof efficiency and precision in many areas as mechanics, thermal, components physics and more recently in the electromagnetism. Its applications allow the processing of homogeneous, inhomogeneous, isotropic or anisotropic medias for any geometry. Our study, concerns the analysis of a coaxial guide in the presence of a saturated ferrite material, the goal of this study is to deduce the electromagnetic behaviour inside the coaxial guide, by determining physical parameters variations in function of material characteristics. The electromagnetic study; lead us to use a coupled equation system of Helmholtz type, which is difficult to solve analytically. This is why we have developed a method of space discretization called FINITE-ELEMENT METHOD, to solve numerically the problem

Etude théorique et expérimentale des techniques de retournement temporel application à la caractérisation de composants et dispositifs dans une chambre réverbérante

Dans le cadre de nos travaux de recherche, nous sommes parvenus à introduire une utilisation déterministe des chambres réverbérantes, en proposant un nouveau paradigme de la technique du retournement temporel. Nous sommes capable de réaliser le même type de tests d'immunité rayonnée que dans une chambre anéchoïque, tout en profitant des avantages liés aux propriétés physiques des milieux fortement réverbérants comme la génération de champs de fortes intensités à partir de niveaux de puissances injectées relativement faibles.En effet, les études menées dans cette thèse ont démontré la faisabilité d'un moyen de test d'immunité rayonnée novateur, permettant la génération de fronts d'onde cohérents dans une cavité résonante et dont la direction de propagation et la polarisation sont contrôlées sans aucun déplacement mécanique des sources génératrice du champ ou de l'équipement sous test. Un autre avantage majeur de ce nouveau système, baptisé chambre électromagnétique à retournement temporel (TREC), réside dans le fait de pouvoir générer dans une chambre réverbérante, des champs impulsionnels dont l'extension temporelle est de courte durée alors que cette capacité n'était pas envisageable avant ces travaux.Pour cela, la TREC repose sur la connaissance du champ sur une surface de mesure arbitraire, située entre les sources et l'objet sous test, dans la direction de propagation du front d'onde souhaitée. Cette phase de caractérisation peut être réalisée à l'aide d'une mesure de la fonction de transfert entre le port des antennes sources et une sonde de champ déplacée sur la surface de mesure.Le principe de notre système se base sur l'association de la technique du retournement temporel et du principe d'équivalence. Le retournement temporel permet d'assurer une fenêtre temporelle, dans laquelle les conditions de propagation du champ dans la chambre réverbérante sont identiques à celles en espace libre, et permet d'obtenir une propagation d'un front d'onde convergent vers une source ponctuelle qui aurait initialement créé un front d'onde divergent. Le principe d'équivalence permet de passer d'une source ponctuelle à une source de rayonnement étendue, permettant de créer une distribution spatiale du champ arbitraire et de contrôler ainsi sa direction de propagation et sa polarisation.Ce nouveau système à été validé, dans un premier temps, à l'aide d'un ensemble de simulations numériques exploratoires pour déterminer les paramètres influents sur ses performances. Puis il a été étudié à partir de mesures réalisées dans la chambre réverbérante du Département de Recherche en Électromagnétisme, à Supélec, démontrant ainsi de façon expérimentale la faisabilité et l'intérêt du développement de ce moyen de test, complémentaire à l'utilisation actuelle des chambres réverbérantes à brassage de modes pour la génération de front d'onde cohérents pulsés.In the framework of our research work, we present an innovative system which allows to control the spatio-temporal distribution of a coherent field in an strongly reflecting environment. This system called " Time reversal electromagnetic chamber" (TREC), makes possible the generation of high intensity pulsed wavefront, in a reverberating chamber, and whose direction of propagation and polarisation are modifieable in real time without any mechanical mouvement of neither the sources generating the field, here radio antennas, nor the equipment under test.For this, the TREC is based on knowledge of the field on an arbitrary surface of measurement, located between the sources and the object under test, in the direction of propagation of the wavefront desired. This phase of characterization may be performed with the help of a measurement of the transfer functions between the port of the antennas and a field probe moved on the arbitrary surface of measurement.The principle of the TREC is based on the association of the technique of time reversal and of the principle of equivalence. Time reversal allows to ensure a temporal window in which the conditions of propagation of the field in the reverberation chamber are identical to those in free space and which allows to obtain a propagation of a wavefront converging towards a punctual source which would initially have created a diverging wavefront. The equivalence principle allows to go from a punctual source to a an extended source of radiation, thus allowing to create an arbitrary spatial distribution of the field and thereby to control its direction of propagation.This new system was validated with the help, at first, of a set of numerical exploratory simulations in order to determine the influential parameters on its performance and then studied from measurements carried out in the reverberation chamber of the Département de recherche en électromagnétisme'', at Supélec, thus demonstrating experimentally the feasibility and the interest of the development of this testing facility for the generation of pulsed coherent wavefronts, complementary to the current use mode-stirred reverberation chambers.PARIS11-SCD-Bib. électronique (914719901) / SudocSudocFranceF

Vérification expérimentale des performances d'une chambre électromagnétique à retournement temporel

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