Description du sujet de thèse

La localisation dans le domaine des radiofréquences (RF) est généralement réalisée en utilisant le « beamforming » des signaux enregistrés par un réseau d'antennes tel que dans les systèmes MIMO. Dans un tel système de localisation, chaque antenne du réseau possède sa propre chaîne RF, ce qui entraîne plusieurs inconvénients tels que des coûts élevés, une consommation énergétique élevée et la nécessité d'algorithmes de calcul intensifs.
Nous avons récemment présenté un système d'antenne à port unique capable de récupérer la position angulaire d'un émetteur RF potentiel [1] en utilisant une antenne à métamatériau compacte [2], [3]. L'antenne proposée a été réalisée par un réseau périodique fini de résonateurs métamatériques sub-longueur d'onde (λ/6). Nous montrons que cette antenne est capable d'obtenir des signatures angulaires et fréquentielles uniques sur une bande de fréquences spécifique. Nous avons démontré expérimentalement que de telles antennes peuvent être utilisées pour récupérer la position angulaire en azimut d'un émetteur potentiel en tirant parti des signatures obtenues.

Nous proposons ici de prolonger cette étude de manière à concevoir des antennes adaptées à des fréquences millimétriques et utilisant des bandes de fréquences plus étroites. Ainsi, il faudra ainsi développer des matériaux qui présentent des caractéristiques spectrales adaptées qui permettent de balayer les deux dimensions de l’espace. Deux approches seront considérées. La première implique la réalisation de matériaux résonnants et la seconde des matériaux à ondes progressives.

À cette fin, nous explorerons des solutions reposant sur des structures purement métalliques, qui présentent des pertes nettement inférieures à celles des structures méta-diélectriques. En particulier, nous proposons d’étudier les structures dites « spoof plasmons », qui constituent une extension bidimensionnelle des surfaces métalliques ondulées (corrugated surfaces). Ces structures purement métalliques permettent l’excitation d’ondes de surface analogues à celles générées dans les métasurfaces composées de résonateurs couplés.

Ce travail couvrira plusieurs aspects : la modélisation des spoof plasmons afin de maximiser leur dispersion tout en minimisant les pertes ; la compréhension des phénomènes de rayonnement et l’élaboration des diagrammes associés ; des simulations à l’aide d’outils électromagnétiques full-wave ; la réalisation expérimentale et les mesures ; et enfin, le traitement du signal pour développer des algorithmes de localisation performants.

[1] A. Ourir, A. Mokh, R. Khayatzadeh, M. Kamoun, A. Tourin, A. Fink, and J. de Rosny, “Angular localization of wideband sources using a single port metamaterial receive antenna,” European Conference on Antennas and Propagation, pp. 1–4, 2022.
[2] A. Ourir, M. Kamoun, A. Tourin, M. Fink, and J. de Rosny, “Compact metamaterial antenna for angular localization of radio-frequency sources,” European Conference on Antennas and Propagation (EuCAP), pp. 1–5, 2023.
[3] A. Ourir, M. Kammoun, T. A., F. M., and de Rosny J., “Angular localization of radio-frequency sources using a compact metamaterial receive antenna,” Progress In Electromagnetics Research M, vol. 115, pp. 163–173, 2023.

Contexte de travail

La thèse se déroulera à l'institut Langevin.
L'Institut Langevin est une unité mixte de recherche du CNRS associée à l'ESPCI Paris - Université PSL, située dans le 5ème arrondissement de Paris et englobant une centaine de membres, dont plus de 30 chercheurs et enseignant-chercheurs. Les thématiques de ce laboratoire portent sur de nombreux aspects de la physique des ondes, de l'optique aux radiofréquences en passant par l'acoustique. La thématique de la thèse est incluse dans le thème "Ondes, Complexité & Information" de l'Institut Langevin.

Contraintes et risques

Aucun