Diffusiomètre micro-onde en vue de caractériser la diffusion électromagnétique par une houle contrôlée dans un bassin de houle

Microwave scatterometer to characterize the electromagnetic response of a controlled swell in a wave tank

• Auteur / Autrice : Ahmad Gharib
• Direction : Christophe Bourlier, François Poulain
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Électronique
• Date : Soutenance en 2011
• Etablissement(s) : Nantes
• Partenaire(s) de recherche : Autre partenaire : École polytechnique universitaire de Nantes Université

Mots clés

Mots clés contrôlés

Moments, Méthodes des (statistique)

Ondes électromagnétiques -- Diffusion

Rugosité

Mots clés libres

Echo radar monostatique

Diffusion électromagnétique

Houles régulières et irrégulières

Diffusiomètre micro-ondes

Optique physique

Résumé

Cette thèse s’inscrit dans le contexte de l’étude de la diffusion électromagnétique par une houle contrôlée. L’écho radar monostatique d’une houle générée dans un bassin de houle est étudié expérimentalement et théoriquement. La réponse électromagnétique de la houle dépend de sa forme, de ses caractéristiques diélectriques et des caractéristiques des antennes. Des comparaisons sont réalisées entre des données expérimentales, issues d’un diffusiomètre monostatique, et des résultats de simulation de modèles électromagnétiques, basés sur l’approximation de l’optique physique (asymptotique) et la méthode des moments (rigoureuse). Les houles traitées par le simulateur sont données à partir de la simulation du mouvement du batteur. Le bon accord, observé entre les résultats de calcul par les deux méthodes, permet de valider l’OP. Aussi, Un assez bon accord est observé entre les résultats théoriques et les mesures du champ. La différence observée est due à la présence des vaguelettes qui se propagent sur le bassin expérimental et qui ne sont pas prise en compte dans les simulations des houles. Ces vaguelettes sont dues à la réflexion sur la plage absorbante non idéale et aux intervalles existant entre les volets du batteur. Par suite, les vaguelettes observées sur la surface du bassin, sont modélisées et ajoutées sur l’exemple d’une houle régulière déjà étudiée. La réponse électromagnétique calculée de la houle régulière perturbée est plus cohérente avec celle issue de la mesure.

In this work we focused on the electromagnetic wave scattering by a controlled swell. The microwave signal backscattered by a controlled swell in a wave basin is studied both theoretically and experimentally. The electromagnetic response of such a surface depends on its shape, its dielectric characteristics, and antennas characteristics and positions. Measurements acquired with a monostatic microwave scatterometer installed above a wave basin, in which regular and irregular waves are generated, are compared with simulation results obtained from two electromagnetic models, based on the Physical Optics approximation (PO) and the Method of Moments (MoM). The swells studied by the electromagnetic simulator are given by the paddle movement simulation. From both methods, a good agreement is observed between the results. Also, a good agreement is observed between theoretical and experimental results around the inclination angle 0°. Nevertheless, a difference is observed between results for highest angles. This is due to the propagation of short ripples on top of the desired long waves. Those ripples are generated both by the gaps existing between the wavemaker paddles and by the beach located at the end of the wave tank, where waves break in order to avoid reflection. These short ripples are modeled and added to an example of a regular surface. For regular surfaces with additional ripples, better agreement is then observed between the results.