Simulation, réalisation et caractérisation des métamatériaux en micro-ondes

par Abdelmadjid Djermoun

Thèse de doctorat en Électronique

Sous la direction de André de Lustrac.

Soutenue en 2005

à Paris 10 .


  • Résumé

    Des métamatériaux à main gauche à base d'inclusions métalliques et d'éléments électroniques sont fabriqués et caractérisés. Les mesures sont faites en espace libre entre 7 et 16GHz. Dans un premier temps, nous avons caractérisé un matériau à main gauche composé de pistes et de disques métalliques pour plusieurs angles d'incidence. Nous avons démontré expérimentalement que le matériau réfracte négativement l'onde incidente et que son indice de réfraction dépend de l'angle d'incidence. Cette dépendance est liée étroitement au caractère anisotrope de la structure. Ensuite, nous avons analyse�� la transmission. Plusieurs structures ont été simulées et fabriquées montrant que la transmission d'un matériau à main gauche peut être considérablement augmentée. La deuxième partie de cette thèse est destinée au développement de métamatériaux actifs. Nous avons en premier étudié théoriquement et expérimentalement un radôme contrôlable. Il est composé de pistes métalliques discontinues et de résonateurs. Ces pistes portent des diodes p-i-n insérées dans leurs discontinuités. Nous avons obtenu une commutation de la transmission entre l'état transparent (-2dB) et réflectif (-30dB). Enfin, nous avons développé un matériau à main gauche contrôlable opérant autour de 9GHz. Le matériau est composé de résonateurs magnétiques et de pistes métalliques comprenant des diodes p-i-n, et optimisé pour avoir une constante diélectrique contrôlable et une perméabilité fixe. L'état électrique des diodes est commandé par un courant de polarisation continu. Ce matériau contrôlable a un diagramme de transmission dépendant de l'état électrique des diodes et une permittivité contrôlable.

  • Titre traduit

    Simulation, fabrication and characterization of metamaterials at microwave frequencies


  • Résumé

    Passive and active metamaterials based on metallic inclusions and electronic elements are made and characterized. The experiments are performed in free space between 7 and 16 GHz. In the first part of this thesis, we have designed and characterised for a variable incidence a left-handed material composed from metallic wires and split ring resonators. In this material the refraction can be described by an effective refractive index, which is negative. Using the transmission measurement at various incidence angles, the values of the effective refraction index of the sample have been experimentally determined. In the second parts, we have introduced some concepts to realize a high transmission left-handed (LH) material. To test these rules we have made simulations and experimental characterisations of several materials. The last part of this thesis is focused about the developpement of new actif metamaterials. First, we have presented a numerical and experimental study of a controllable electromagnetic filter. This material is composed from metallic discontinous wires including a p-i-n diodes and resonators. We have obtained a commutation of the transmission of this material between a reflective state (-30dB) and a transparent state (-2dB). The switching of the electromagnetic state is demonstrated from transmission measurements. Second, we have presented a controllable left-handed material (CLHM) operated around 9GHz. This compact material, which is composed of split-ring resonators and metallic wires including p-i-n diodes, presents a controllable permittivity and a fixed permeability. The dielectric permittivity is tuned by varying the bias current injected in the p-i-n diodes. This allows the tuning of the CLHM material from a reflection state to a transmission state and vice versa.

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Informations

  • Détails : 1 vol. (167 p.)
  • Notes : Publication autorisée par le jury
  • Annexes : Notes bibliogr.

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  • Bibliothèque : Université Paris Ouest Nanterre La Défense. Service commun de la documentation.
  • Disponible pour le PEB
  • Cote : T 05 PA10-60
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