Caracterisation des canaux de propagation satellite-terre shf et ehf en presence de plasma post-nucleaire

Characterization of shf and ehf satellite propagation channels in post-nuclear plasma environment

• Auteur / Autrice : CHRISTOPHE GRIMAULT
• Direction : Alain Bourdillon
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Sciences appliquées
• Date : Soutenance en 1995
• Etablissement(s) : Rennes 1

Résumé

L'objectif de cette these est d'evaluer les caracteristiques du canal de propagation satellite-terre en presence de plasma post-nucleaire. Dans une premiere partie, nous exposons un modele simple d'evolution de la surdensite electronique creee par le deferlement d'energie consecutif a une explosion en haute altitude. Ce plasma artificiel est principalement soumis a l'instabilite de champs croises qui conduit a la formation d'un milieu aleatoire (striations). Avec l'approche des differences finies, nous avons pu resoudre les equations de la magnetohydrodynamique qui gouvernent l'evolution spatiale et temporelle de la densite. L'equation du potentiel est resolue par une methode de type gradient conjugue, alors que l'equation de continuite requiert l'emploi de schemas hybrides et de limiteurs. La seconde partie du document est consacree a la propagation des ondes dans un plasma aleatoire. Avec la methode mps, nous avons choisi une approche numerique qui evite certaines approximations et limitations liees aux theories analytiques. Cette methode, qui identifie le milieu a une serie d'ecrans de phase, a ete etendue afin d'integrer l'influence de la taille des antennes de reception. Nous montrons ensuite qu'elle n'est pas applicable pour les liaisons montantes et nous exposons la methode mpc, basee sur un developpement original, en coordonnees cylindriques, de l'equation de propagation. La encore, nous montrons que la directivite des antennes terrestres modifie les caracteristiques du signal. Nous donnons enfin une technique de calcul qui permet de s'affranchir de l'hypothese frozen-field et d'obtenir des realisations du signal temporel vrai. On peut alors montrer que les pertes par diffusion sont en partie dues a des effets refractifs. La troisieme partie exploite les resultats precedents afin d'estimer les perturbations subies par les liaisons shf (7-8 ghz) et ehf (20-44 ghz). L'evolution de l'indice de scintillations et des temps, distance et bande de coherence des divers canaux est estimee en fonction du temps apres l'instant d'explosion. Le document se termine en mettant en evidence les problemes de communications numeriques et de poursuite lies a ces conditions de propagation