Note publique d'information : Les travaux de cette thèse ont été consacrés à l'extension du domaine d'application
de la FDTD à Grille Double (DG-FDTD) via son hybridation avec l'Optique Physique Itérative.
Ces recherches ont été motivées par le besoin d'évaluer précisément et efficacement
le diagramme d'antenne environnées installées sur des plates-Formes de grandes dimensions
(satellite, véhicule, lanceur spatial). Lors du tour d'horizon consacré aux méthodes
numériques pouvant intervenir dans la résolution de ce type de problème, la DG-FDTD
a révélé des caractéristiques intéressantes en permettant des analyses large bande
rapides et précises d’antennes avec un environnement proche complexe. Cependant, sa
formulation rigoureuse entraîne des besoins importants en ressources informatiques
pour analyser des problèmes de grandes dimensions électriques. Les travaux présentés
dans ce manuscrit précisent les limites de son domaine d'application. Ils mettent
finalement en avant son incapacité à résoudre seule des problèmes d'antenne sur plateforme.
En réponse à cette limitation, un nouveau schéma hybride associant la DG-FDTD avec
une méthode asymptotique est proposé. La méthode DG-FDTD/IPO ainsi créée décompose
la simulation du problème complet en deux simulations successives. L'antenne et son
environnement proche sont tout d'abord simulés rigoureusement avec la DG-FDTD puis
la plateforme est analysée efficacement avec l'IPO. Les deux simulations sont interfacées
en utilisant le principe d’équivalence. Après avoir validé cette nouvelle méthode
sur un scénario canonique, elle est appliquée au calcul de rayonnement électromagnétique
en champ lointain dans deux scénarios d’antenne environnée sur porteur (antenne sur
véhicule notamment). Deux améliorations de la DG-FDTD/IPO sont finalement proposées
dans ce manuscrit. La première est consacrée à la prise en compte grossière des couplages
retours entre l'environnement proche de l'antenne et la plate-Forme. Cette amélioration
repose sur la redescription grossière de l’environnement proche de l’antenne dans
la simulation IPO. La seconde amélioration concerne la modélisation des courants sur
les parties ombrées de la plate-Forme dans la simulation IPO. Cette amélioration est
motivée par le besoin d'analyser précisément des scénarios de type antenne sur lanceur
spatial. En effet, l'IPO ne calcule pas les courants sur les zones ombrées, or dans
ce type de problème elles représentent la majeure partie de la plate-Forme. Une nouvelle
méthode basée sur l'IPO, et appelée Traitement Séquentielle des Domaines (TSD), est
donc proposée pour répondre au besoin exprimé plus haut. Après avoir validé cette
nouvelle méthode sur un cas simple impliquant un cylindre, elle est appliquée avec
succès à l'analyse d'une plate-Forme de type lanceur spatial.
Note publique d'information : This thesis aims at extending the Dual-Grid FDTD (DG-FDTD) application domain via
its hybridization with the Iterative Physical Optics (IPO) method. This research was
motivated by the need to evaluate accurately and efficiently the antenna pattern of
surrounded antennas installed on large platforms (satellite, vehicle, space launcher).
Overview on numerical method involved in this class of problem revealed DG-FDTD has
interesting features. This method allows precise and efficient wide-Band simulations
of surrounded antennas. However, this method remains costly for electrically large
problems, especially because of its rigorous formulation. This thesis assessed the
limitations of DG-FDTD and then put forward its inability to resolve antenna on platform
problems. To answer this issue, a hybrid scheme combining DG-FDTD with IPO is proposed
in this thesis. DG-FDTD/IPO divides the initial simulation into two successive simulations.
The antenna and its vicinity are firstly analyzed with DG-FDTD, and then IPO is used
to analyze the platform. The two simulations are interfaced using the equivalence
principle. This new method is first validated using a canonical scenario. Then, it
is applied to the computation of electromagnetic radiation pattern in two antenna
on platform problems (antenna on vehicle especially). The method is then exploited
to effectively analyze the radiation pattern of a surrounded antenna mounted on a
platform. Two improvements are finely proposed in this thesis for DGFDTD/ IPO. The
first one aims at taking into account for the backward coupling between the antenna
region and the metallic platform. This improvement implies a coarse description of
the antenna region in the IPO simulation. The second improvement concerns the modeling
of the currents in the shadow areas of the platform. This improvement answers to the
need to analyze precisely antenna-On-Launcher problems. Indeed IPO do not compute
currents in shadow areas. Well, for this kind of problem, shadow areas represent almost
all the platform. A new method based on IPO and called Domains Sequential Processing
is proposed. This method is first validated using a canonical scenario involving a
cylinder. Then it is successfully applied to the analysis of a spatial launcher.