Application des métasurfaces programmables : du brassage en chambre réverbérante à la communication par rétrodiffusion

Applications of programmable metasurfaces : from reverberation chamber stirring to backscatter

• Auteur / Autrice : Ismail Ahmed Bouha
• Direction : Philippe Del Hougne, Matthieu Davy
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Télécommunications
• Date : Soutenance le 18/12/2024
• Etablissement(s) : Université de Rennes (2023-....)
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Mathématiques, télécommunications, informatique, signal, systèmes, électronique (Rennes ; 2022-....)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Institut d'Électronique et des Technologies du numéRique
• Jury : Président / Présidente : Élodie Richalot
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Philippe Del Hougne, Matthieu Davy, Guillaume Andrieu, Bernard Uguen
• Jury : Rapporteurs / Rapporteuses : Guillaume Andrieu, Julien de Rosny

Mots clés

Mots clés contrôlés

Systèmes de communication sans fil

Métasurfaces

Mots clés libres

Métasurfaces programmables

Chambres réverbérantes

Communication par rétrodiffusion

Facteur K

Programmable metasurfaces

Reverberation chambers

Backscatter communication

K-Factor

Résumé

Cette thèse explore l’utilisation des métasurfaces programmables (MP) dans le cadre de deux applications de communications sans fil. Dans la première partie, nous concevons et fabriquons un prototype de métasurface programmable massive, utilisé pour ajuster le facteur K des canaux de Rice dans une chambre réverbérante afin d’émuler des environnements de test réalistes. Nous mettons en évidence les limites des MP pour réduire la quantité d’énergie non brassée, essentielle à l’émulation des évanouissements de type Rayleigh, un aspect clé des tests de compatibilité électromagnétique (CEM). La seconde partie de la thèse se concentre sur l’analyse des origines de cette énergie non brassée et propose des solutions pour l’éliminer. Enfin, la dernière partie porte sur une application de communication par rétrodiffusion assistée par MP, où, cette dernière sert à encoder l’information numérique. Nous démontrons l’importance de la diffusion dans l’environnement pour améliorer la focalisation à une échelle sub-longueur d’onde et réduire le taux d’erreur binaire (BER).

This thesis explores the use of programmable metasurfaces (PMs) in the context of two wireless communication applications. In the first part, we design and fabricate a massive programmable metasurface prototype used to adjust the KKK factor of Ricean channels in a reverberation chamber, enabling the emulation of realistic testing environments. We highlight the limitations of PMs in reducing the amount of unscattered energy, which is essential for emulating Rayleigh fading, a key aspect of electromagnetic compatibility (EMC) testing. The second part of the thesis focuses on analyzing the origins of this unscattered energy and proposes solutions to eliminate it. Finally, the last part covers an application of PM-assisted backscatter communication, where the metasurface is used to encode digital information. We demonstrate the importance of environmental scattering in improving sub-wavelength focusing and reducing the bit error rate (BER).