Techniques de contrôle de la surface équivalente radar à l’aide de métasurfaces – Application à des surfaces à réflexion anormale ou à transition de propriétés en réflexion

Radar cross section control using metasurfaces – Application to anomalous reflecting surfaces and to surfaces with a transition of reflection properties.

• Auteur / Autrice : Matthieu Elineau
• Direction : Renaud Loison, Stéphane Méric
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Electronique
• Date : Soutenance le 06/01/2023
• Etablissement(s) : Rennes, INSA
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Mathématiques et sciences et technologies de l'information et de la communication (Rennes)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Institut d'Électronique et de Télécommunications (Rennes)
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Muriel Darces, Éric Lheurette, Vincent Laur, Fabrice Boust, Pascal Pagani
• Jury : Rapporteurs / Rapporteuses : Muriel Darces, Éric Lheurette

Mots clés

Mots clés contrôlés

Ondes de surface

Surfaces (technologie)

Ondes électromagnétiques

Traitement du signal

Surface équivalente radar

Mots clés libres

Réflexion électromagnétique

Métasurfaces

Surface équivalente radar

Optimisation

Electromagnetic reflection

Metasurfaces

Radar cross section

Optimisation

Résumé

Cette thèse vise à étudier les possibilités ou les limites que peuvent offrir les métasurfaces pour des applications de contrôle de la surface équivalente radar. La surface équivalente radar (SER) d’un objet est la grandeur qui caractérise le signal rétrodiffusé par une cible lorsqu’elle est éclairée par une onde électromagnétique. Par ailleurs, de nombreuses possibilités en termes de manipulation de rayonnement électromagnétique ont été démontrées à l’aide des métasurfaces. Le comportement électromagnétique de ces structures peut être modélisé grâce à une propriété surfacique. Dès lors, il devient intéressant de s’en servir comme un revêtement afin de manipuler la SER d’un objet. Dans ces travaux, deux applications de contrôle de SER sont proposées. L’une concerne l’optimisation du rayonnement d’une métasurface à réflexion anormale, en exploitant le caractère périodique de cette surface. La seconde propose de réduire la SER, sur une large bande angulaire, d’un objet qui présente à sa surface une transition de ses propriétés en réflexion. Les deux études exploitent un modèle analytique commun qui décrit efficacement les structures, rendant simple leur optimisation. Chaque étude fait l’objet d’une démonstration à travers une réalisation et une mesure en SER.

The purpose of this thesis is to study the possibilities or limitations of metasurfaces for radar cross section control applications. The radar cross section (RCS) of an object is the quantity that characterises the way this object re-radiates an incoming radar excitation. In addition, many possibilities in terms of manipulation of electromagnetic radiation with metasurfaces have been demonstrated. These pseudo-periodic structures allow describing the electromagnetic behaviour of an object with a sole surface property. Therefore, it is interesting to use them as a coating to manipulate the RCS of an object. In this work, we propose two RCS control applications. The first is about the optimisation of the radiation of an anomalous reflecting metasurface, taking profit of its periodic nature. The second one proposes a RCS reduction technique, over a large angular bandwidth, of an object that presents a transition in its reflection properties. Both studies use an analytical model that efficiently describes the structures, making their optimisation simple. Each study is supported by a demonstration with a fabricated surface characterized with a RCS measurement.