Calcul de la permittivité dans un plasma d’air hors de l’équilibre chimique et thermique : effet sur la propagation des ondes électromagnétiques à différentes altitudes

Dans cet article, nous rappelons l’ensemble des formulations nécessaire aux calculs des concentrations des espèces chimiques et de la permittivité dans un plasma d’air à l’équilibre et hors de l’équilibre thermique en fonction du temps. Nous discutons du calcul des fréquences de collision des électrons et des espèces neutres (O, N, O2, N2, NO) individuelles et leur influence sur le calcul de la permittivité du milieu. Puis, nous présentons les résultats de la permittivité diélectrique du milieu correspondant à deux altitudes (0 km et 10 km) et pour deux déséquilibres thermiques (θ=1 et θ=2). L’une des originalités de ces travaux repose également sur la présentation des résultats, à la fois en fonction de la fréquence de l’onde incidente et du temps, ceci permettant d’accéder à la dynamique comportementale du milieu plasma. Finalement, nous appliquons les résultats obtenus à deux configurations de test. Le premier considère une couche de plasma insérée entre deux espaces libres et le second considère une couche de plasma accolée à une plaque de métal parfait. Finalement, nous présentons les calculs de la transmission et de la réflexion d’une onde incidente dans ces deux cas et pour le plasma considéré. Du point de vue de ces propriétés électromagnétiques, nous montrons que le plasma peut jouer le rôle d’un métamatériau

Modélisations numériques temporelles des CRBM en compatibilité électromagnétiques. Contributions aux schémas volumes finis

This Ph.D thesis deals with computing and improving a methodology to numerically model a Mode Stirred Reverberation Chamber (MSRC). This measurement tool allows achieving immunity and susceptibility experiments in the domain of ElectroMagnetic Compatibility (EMC). The aim of this work is to propose a numerical modelling of MSRC taking into account a large number of real characteristics. Thus various criteria were underlined to justify choices achieved to compute time, geometrical and electronic formalisms. Finite Volume in Time Domain (FVTD) technique is mainly used to solve Maxwell's equations. It grants a large geometrical flexibility by allowing designing complex devices, and particularly equipments used in experiments involving MSRC. Losses are preponderant in MSRC studies and are integrated via a specific and realistic filter (based upon MSRC quality factor Q) in a post treatment process from results simulated without losses. However, numerical dissipation from FVTD scheme prevents from easily computing finite volume methods. These works allow evaluating levels of dissipation and to minimize them. A hybrid Finite Difference/Finite Volume in Time Domain (respectively FDTD/FVTD) method is proposed for MSRC studies. Finally various numerical improvements of topical MSRC time domain simulations conclude this thesis.Cette thèse concerne la modélisation numérique de Chambres Réverbérantes à Brassage de Modes (CRBM). Cet outil est utilisé pour les tests en Compatibilité ElectroMagnétique (CEM) de systèmes électroniques variés. L'utilisation de modèles temporel, géométrique et électronique particuliers a été motivée en s'appuyant sur un maximun de paramètres réels. La prise en compte naturelle par la méthode des Volumes Finis dans le Domaine Temporel (VFDT) de géométries complexes autorise la modélisation conforme des équipements rencontrés en CRBM. L'intégration réaliste des pertes est assurée via un filtre temporel spécifique. Ces travaux ont permis de quantifier au mieux les effets de la dissipation numérique VFDT : une technique temporelle hybride Différences Finies/ Volumes Finis adaptée est ainsi proposée. Enfin, différentes améliorations numériques permettent d'optimiser les développements actuels des simulations temporelles en chambre réverbérante sont présentées

Advanced EMC Assessment of Composites Material: Monte Carlo Statistical Description with Spherical Inclusions and Improvement with SROM

International audienceThis article proposes an advanced methodology to deal with the complexity of composite materials modeling up to 60 GHz. For radiofrequency (RF) requirements, it has been demonstrated that the distribution of conductive inclusions plays a major role. Since their locations are intrinsically subject to uncertain assumptions, the Monte Carlo (MC) technique is considered as a golden standard. Unfortunately, the computational costs involved by coupling full-wave electromagnetic (EM) simulations and MC remains prohibitive. The aim of this proposal is to demonstrate the interest of stochastic reduced order method (SROM) to tackle computational constraints, jointly with the statistical precision needed for a realistic description of RF composites

Analyse de matériaux composites aléatoires à l'aide d'outils tridimensionnels de simulation électromagnétique

International audienceLes travaux proposés dans cette contribution concerne le développement d’outil original d’analyse électromagnétique de matériaux « composite » comprenant une matrice inerte et des inclusions conductrices. La procédure proposée s’appuie sur une génération aléatoire des inclusions conductrices dans la matrice conjointement avec une résolution temporelle des équations de Maxwell. Les résultats numériques obtenus sont confrontés à des données théoriques obtenues par le formalisme de Maxwell-Garnett. On s’intéresse enfin à l’application de la méthode pour la détermination des propriétés électromagnétiques de matériaux pour le blindage en compatibilité électromagnétique

ANALYSE DE SENSIBILITE GLOBALE PAR UNE METHODE NON INTRUSIVE DE COLLOCATION STOCHASTIQUE

International audienc

Improvement of time-domain modelling of a reverberation chamber

This paper deals with the modelling of a Reverberation Chamber (RC) using time-domain techniques. Finite-Difference Time-Domain (FDTD) method is applied to the simulation of a RC. The real losses of RC are taken into account in a post-treatment process. Using Finite-Volume Time-Domain (FVTD) grants a larger geometrical flexibility than FDTD by allowing unstructured meshes design. The predicted FVTD results are compared with those obtained by FDTD simulations. The aim of this work is to put in the focus the principles of the FVTD method used to influence and decrease numerical dissipation. In this way variations around FVTD scheme are presented and discussed on practical simulations involving R

FDTD-FVTD Comparisons in reverberation chamber

Modelling of a Mode Stirred Reverberation Chamber (MSRC) using time-domain techniques is achieved by using Finite-Difference Time-Domain (FDTD) and Finite-Volume Time-Domain (FVTD) schemes. Advantages and difficulties related to time domain simulations in MSRC are underlined in this paper. Since FDTD techniques are commonly used, number of treatments have already been integrated for MSRC studies. By allowing unstructured meshes' design, a larger geometrical flexibility is allowed by Finite Volume (FV) method. Predicted FV numerical results are compared with those obtained by FD simulations on practical cases involving RC in time domain