Réflexion des champs électromagnétiques en milieu urbain et incertitude associée : analyse au moyen de fonctions de Green

Reflected electromagnetic fields in urban environment and associated uncertainty : analysis using green's functions

• Auteur / Autrice : Shermila Mostarshedi
• Direction : Odile Picon
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Électronique
• Date : Soutenance le 01/12/2008
• Etablissement(s) : Paris Est
• Ecole(s) doctorale(s) : Information, Communication, Modélisation et Simulation
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Laboratoire Électronique, systèmes de communication et microsystèmes (ESYCOM)
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Odile Picon, Hervé Aubert, Walid Tabbara, Marc Heddebaut, Jean-Marc Laheurte, Joe Wiart, Man-FaÏ Wong, Elodie Richalot
• Jury : Rapporteurs / Rapporteuses : Hervé Aubert, Walid Tabbara

Mots clés

Mots clés contrôlés

Diffraction

Green, Fonctions de

Mots clés libres

Fonctions de Green

Diffraction

Propagation

Environnement urbain

Statistiques

Green's functions

Diffraction

Propagation

Urban environment

Statistics

Résumé

Ce travail de thèse a pour objet une méthode de détermination du champ électromagnétique au voisinage des bâtiments urbains, ainsi que l’évaluation de l’incertitude associée, liée aux paramètres variables des façades. Cette étude met en oeuvre une méthode théorique, précise et rapide de caractérisation du champ électromagnétique réfléchi par des objets diffractants diélectriques de taille supérieure à quelques longueurs d’onde. La réflexion comprend la rétrodiffusion, la réflexion spéculaire et la réflexion non-spéculaire. La méthode se trouve dans la catégorie des techniques basées sur les courants équivalents et calcule le rayonnement de ces courants à l’aide des fonctions de Green associées à l’interface entre deux diélectriques semi-infinis. Les fonctions de Green tiennent compte de la présence de l’objet diffractant correctement dans toutes les directions, c’est pourquoi la méthode proposée ici présente une précision plus importante que les méthodes du même type, particulièrement dans les directions nonspéculaires. La méthode peut être appliquée dans différents domaines : radar, télédétection, géophysique, et plus particulièrement dans l’environnement urbain dans le cadre de cette thèse. Un modèle simple de bâtiment urbain, composé des murs (en béton) et des fenêtres (en verre), est adopté dans les exemples présentés au cours du manuscrit, avec l’avantage de tenir compte simplement du type et de l’épaisseur des fenêtres. La méthode des fonctions de Green étant rapide et peu exigeante en temps de calcul et en ressources informatiques, elle permet d’obtenir une caractérisation rapide du champ, et en conséquence de déterminer l’influence de plusieurs paramètres intervenant dans le calcul du champ au voisinage d’un bâtiment via des études paramétriques/statistiques. L’influence de la variation de plusieurs paramètres est approfondie par des études statistiques. Parmi ces paramètres citons : la permittivité du matériau principal de la façade, la distribution des fenêtres, les dimensions (la largeur et la hauteur) des fenêtres et le type du vitrage (l’épaisseur des fenêtres). La connaissance des paramètres influents et la quantification de leur influence sur le champ réfléchi permettront aux simulateurs de la propagation d’onde de faire des simplifications qui accélèrent le temps de calcul tout en maintenant une bonne précision des résultats. Ce travail pourra être utilisé afin d’obtenir des modèles de propagation plus précis

This study presents a theoretical, fast and accurate method for characterizing the electromagnetic fields reflected by dielectric objects larger than a few wavelengths. The method is based on equivalent currents whose radiation is calculated by the Green's functions associated with the interface between two semi-infinite dielectrics. The Green's functions take into account the presence of the diffracting object correctly in all directions ; the proposed method presents thus a greater accuracy than other methods of the same type. The method being not very demanding in computation time and computer resources, it makes possible to determine the influence of several parameters involved in calculating the field in the vicinity of a building through statistical studies. These studies will allow propagation simulators to make simplifications that speed up the computation time while maintaining good accuracy