Thèse soutenue

Absorbeurs métamatériaux à gradients transversaux

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Auteur / Autrice : Xhoandri Lleshi
Direction : Didier LippensPhilippe Pouliguen
Type : Thèse de doctorat
Discipline(s) : Electronique, microélectronique, nanoélectronique et micro-ondes
Date : Soutenance le 22/11/2021
Etablissement(s) : Université de Lille (2018-2021)
Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Sciences de l’ingénierie et des systèmes (Lille ; 2021-....)
Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Institut d'Electronique, de Microélectronique et de Nanotechnologie
Entreprise : Thales Research and Technology (Palaiseau, Essonne) - France. Délégation générale pour l'armement
Jury : Président / Présidente : André de Lustrac
Examinateurs / Examinatrices : Davide Ramaccia, Xavier Begaud, Thi Quynh Van Hoang, Isabelle Leroy-Naneix, Carole Jégou
Rapporteurs / Rapporteuses : Habiba Ouslimani, Fabien Ferrero

Mots clés

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Résumé

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Les absorbants électromagnétiques ont été largement utilisés depuis la seconde guerre mondiale dans diverses applications : réduction de la signature radar d’avion, atténuation des effets d’interférence entre antennes proches ou prévention de la réflexion des signaux parasites dans les chambres anéchoïques. Depuis ces vingt dernières années, beaucoup d’études ont été consacrées aux absorbants de type métamatériaux. En effet ils sont très compacts, peuvent satisfaire simultanément de multiples contraintes et présenter de très hautes performances en termes de fenêtre d’absorption très large bande ou de grande robustesse angulaire. Cependant, l’accroissement actuel de la densification des éléments dans les systèmes, notamment rayonnants, ainsi que leur utilisation sur une très large gamme de fréquences, demande la recherche de nouvelles structures absorbantes innovantes capable de faire face à ces défis futurs. Dans le cadre de ce travail de thèse, des métasurfaces absorbantes sont étudiées en visant trois objectifs : i) l’obtention d’un niveau d’absorption proche de l’unité, ii) donner des directives pour développer de nouveaux matériaux absorbants ayant les propriétés RF souhaitées et iii) le contrôle du niveau d’absorption. La première étude a trait à l’obtention d’un niveau d’absorption de l’énergie de l’onde incidente supérieur à 90% sur une bande très large (supérieure à une octave) pour différents états de polarisation et angles d’incidence. Dans ce but, des structures multi-matériaux de forme pyramidale en marches d’escalier, ont été analysées. La deuxième étude porte sur les absorbeurs basse fréquence qui utilisent des métamatériaux aux propriétés magnétiques. Pour obtenir une absorptivité quasi unitaire, diverses solutions sont proposées, comme la combinaison de résonateurs diélectriques avec des matériaux magnétiques ou la conception d'un absorbeur aux propriétés électromagnétiques non encore développées par les industries. La troisième étude a pour but d’obtenir un niveau d’absorption quasi-constant dans la bande de fonctionnement entre quelques pourcents et 100%. Ces structures à réflexion partielles nous permettront de concevoir un profil graduel d’absorption dans les directions transversales à la direction de propagation de l’onde incidente, réduisant les effets de diffraction aux bords d’éléments métalliques. Pour ces études sur les structures à réflexions partielle et totale, les aspects conception électromagnétique et de caractérisation, en particulier pour les mesures des spectres de réflectance en espace libre sont présentés et discutés.