Conclusion sur les réalisations et les mesures

L'ensemble de ces mesures met en avant le potentiel des absorbants à métamatériaux. Les premières réalisations inspirées de FSS sont assez complexes et difficiles à appréhender. Les structures à base de patchs carrés, rectangles ou circulaires sont faciles à développer et à optimiser grâce aux méthodes développées dans le chapitre précédent. Différentes méthodes d'optimisations sont applicables à ces structures. Il est même possible d'optimiser leur fonctionnement après fabrication comme nous l'avons montré avec la variation de l'espacement entre substrat et plan de masse. Nos matériaux sont peu dépendants de l'angle d'incidence, et de la polarisation de l'onde incidente pour les patchs circulaires. Il est possible de conformer ces structures pour les utiliser sur des surfaces courbes. Enfin les absorbants à métamatériaux peuvent être utilisés en complément d'autres absorbants pour créer un nouveau type de matériau. Ils peuvent être utilisés dans un nombre important d'applications, comme la furtivité radar ou la CEM, et apporter des possibilités innovantes d'améliorations de systèmes existants. Les mesures sur les absorbants à métamatériaux mettent en avant le potentiel important de ces nouveaux matériaux pour la création d'absorbants inédits.

Les différentes campagnes de mesures ont été très longues et répétées à de nombreuses reprises afin d'avoir les résultats les plus propres possibles. La réalisation de mesures et l'extraction de l'ensemble des données ont pris une part importante du temps pendant ma thèse. J'ai néanmoins acquis aujourd'hui une certaine dextérité dans la conception de métamatériaux et la réalisation de mesures en chambre anéchoïque.

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C

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Durant mes travaux de thèse, nous nous sommes intéressés aux absorbants à métamatériaux au travers du projet REI Meta Absorbant. Les absorbants à métamatériaux sont une nouvelle piste pour la réalisation d'absorbants innovants. Tout au long de ma thèse, nous avons cherché à d veloppe des a so a ts si ples à ett e e œuv e. Pour cela, nous employons des matériaux courants et avons défini des méthodes pour les concevoir et les optimiser.

Dans le premier chapitre de ce manuscrit, je rappelle les notions pour appréhender les absorbants à métamatériaux et notamment l'importance de la réduction de la surface équivalente radar. Différentes techniques pour sa diminution ont été présentées dont celle qui nous intéresse, l'utilisation d'absorbants. Les différents types d'absorbants existants ont été présentés ainsi que leurs fonctionnements respectifs. Nous avons abordé les premiers travaux sur les absorbants à métamatériaux qui ont été réalisés avant que je ne débute ma thèse. Il s'agit d'une piste importante pour le développement de nouvelles technologies d'absorbants qui a pris beaucoup d'ampleur durant ma thèse.

Dans le second chapitre, nous abordons les travaux de conception et de simulation qui ont été réalisés. Tout d'abord les différentes structures unitaires simples que nous utilisons dans le cadre du développement d'absorbants à métamatériaux sont présentées. Les structures utilisant des patchs carrés, rectangles et circulaires sont étudiées en détail. Des modèles de calcul de la fréquence de fonctionnement et d'optimisation du niveau d'absorption sont détaillés. Ces modèles sont mis en application dans des simulations pour illustrer les possibilités données par nos absorbants. L'optimisation du niveau d'absorption permet de tendre vers une absorption totale. Deux méthodes d'optimisations de la bande passante sont présentées, l'une tirée des couches de Jaumann et l'autre des absorbants comportant des circuits analogiques. Nous présentons les différentes structures qui ont été conçues lors de ma thèse pour la réalisation de prototypes. Les différentes simulations caractérisant ces matériaux sont données et le comportement de chaque structure est analysé. Grâce à ces structures, nous avons réalisé des simulations de différents cas illustrant les possibilités qu'offrent ces matériaux. La conception d'une structure à patchs circulaires imitant le fonctionnement d'une structure à patchs carrés est la première simulation particulièrement intéressante. Puis deux possibilités d'optimisation du fonctionnement de ces structures sont étudiées. La simulation de nos absorbants à métamatériaux sur support courbé montre la possibilité de les conformer. Et enfin l'étude du couplage de différents types d'absorbants pour la réalisation d'absorbants hybrides permet de présenter le caractère innovants de ces absorbants à métamatériaux.

Le troisième chapitre est consacré aux mesures et aux réalisations que nous avons faites. Nous présentons l'ensemble des prototypes que nous avons réalisés et faisons la comparaison des simulations et des mesures. Nous retrouvons en mesure pour chaque prototype un comportement

169 assez similaire à ce que l'on a en simulation. Quelques divergences peuvent apparaitre mais dans la majorité des cas, le fonctionnement en mesure des prototypes est meilleur qu'en simulation. Nous réalisons les mesures correspondantes aux simulations particulièrement intéressantes. Après la fabrication de la structure MultiPatchs, nous avons vérifié son fonctionnement. Les différentes optimisations sur la structure MultiCross sont réalisées et donnent de bons résultats. L'épaisseur fine du substrat de nos absorbants à métamatériaux a permis de les enrouler autour de cylindres. Enfin, nous mesurons l'absorption du couplage des absorbants à métamatériaux avec des absorbants magnétiques. Ce type de couplage permet d'obtenir des absorbants inédits qui permettent d'atteindre les performances de matériaux plus lourds que ceux créés ou des diagrammes d'absorption complètements nouveaux. Les travaux sur les absorbants à métamatériaux ont fait l'objet d'un brevet et d'une publication.

Le but de ma thèse a été de développer et réaliser des absorbants à métamatériaux avec des performances inédites. Nous avons réalisé des absorbants résonants très petits devant la longueur d'onde et pouvant atteindre une absorption totale. Ces absorbants peuvent couvrir de petites bandes d'absorption et sont faciles à concevoir grâce aux modèles que nous avons présentés. Les matériaux les constituants sont couramment utilisés pour la réalisation de circuits imprimés basiques. Les absorbants à métamatériaux présentés répondent bien aux exigences souhaitées et la réalisation d'un brevet et d'une publication montre le caractère innovant de nos travaux.

Les absorbants à métamatériaux peuvent avoir de multiples utilisations pour des applications CEM et radar. Ils peuvent être facilement transposés à différentes fréquences et peuvent être introduit dans des matériaux existants. A la fin de ma thèse, je travaille sur deux applications de ces matériaux. La première est la réduction de la SER d'une éolienne à 5,5 GHz, avec plusieurs contraintes techniques comme la compatibilité avec les matériaux constitutifs de l'éolienne et la compatibilité foudre. Le second est l'invisibilité d'une partie de l'empennage d'un aéronef à 125 MHz, avec comme contrainte de garder une épaisseur faible devant la longueur d'onde.

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I. Introduction

Dans cette annexe, je traite des différentes recherches auxquels j'ai participé à l'IEF. Dans un premier temps, je reviens sur mes travaux de Master 2 sur l'obtention d'un indice négatif avec une structure utilisant des pistes coupées. Puis, je présente une réalisation plus récente d'un démonstrateur pour le changement de direction d'une onde par l'utilisation de la transformation d'espace.