Contribution au developpement d'un logiciel universel et performant de trace de rayons en 3d, destine a la simulation des trajectoires des ondes electromagnetiques dans l'environnement terrestre

• Auteur / Autrice : JANUSZ MLYNARCZYK
• Direction : JULIEN CARATOR
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Physique
• Date : Soutenance en 2001
• Etablissement(s) : Paris 11

Résumé

Ce memoire de these presente le developpement d'un logiciel de simulation de la propagation des ondes electromagnetique de haute frequence (3 a 30 mhz), qui ont la propriete d'etre refractees par l'ionosphere. La premiere partie est dediee au calcul analytique de la propagation. L'emploi d'un modele integrable (modele multi-quasi-parabolique) a permis d'etablir les expressions analytiques de la trajectoire dans le cas isotrope. Son implantation sur ordinateur a rendu possible la simulation en temps reel de la propagation des ondes, ainsi que la simulation des ionogrammes obliques et de retrodiffusion. La deuxieme partie de ce memoire est consacree a la simulation de la propagation par trace de rayons numerique, qui permet de prendre en compte l'effet de l'anisotropie et de la birefringence du milieu ionospherique, ainsi que d'employer un modele quelconque d'ionisation. Le procede consiste en la resolution numerique des equations differentielles de la trajectoire en chaque point du milieu, et ceci pour une direction d'incidence et une frequence de l'onde donnees. L'algorithme retenu pour la resolution des equations differentielles emploie une methode d'adams-bashforth-moulton a 4 pas. La troisieme partie est dediee au developpement du code source du logiciel. Le logiciel a ete developpe en c++ pour le systeme d'exploitation windows. Le concept general et les differents modules du logiciel ont ete decrits et illustres par quelques parties du code source. Le dernier chapitre presente des exemples d'exploitation du logiciel pour l'analyse de donnees experimentales. Une comparaison entre des ionogrammes obliques mesures et simules a ete effectuee. La bonne correlation entre les mesures et les simulations a permis de confirmer l'interet du logiciel developpe pour l'analyse de la propagation hf, mais aussi de montrer les limites de la modelisation, et d'ouvrir la voie pour des developpements futurs.