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Diffusion des ondes électromagnétiques par des surfaces rugueuses aléatoires naturelles ?

Par Monsieur Karim AIT BRAHAM Discipline : ELECTROMAGNETISME ET TELEDETECTION

Dans le cadre de la télédétection hyperfréquence active, un des objectifs est l'analyse de l'écho radar recueilli après son interaction avec la surface de la terre, afin de remonter aux paramètres physiques et géométriques de la scène observée. Pour mieux appréhender ce problème inverse, une bonne connaissance du problème direct reste indispensable.

Ce mémoire traite de l'étude de la diffraction d'une onde électromagnétique par une surface rugueuse aléatoire, séparant deux milieux homogènes. Une méthode exacte (méthode C), donnant les intensités cohérentes et incohérentes d'une surface rugueuse 1D ou 2D aléatoire, éclairée par une onde plane, a été développée. Cette méthode est basée sur la résolution des équations de Maxwell dans un système de coordonnées non orthogonales, lié à la surface.

Les surfaces considérées sont des réalisations d'un processus spatial aléatoire gaussien et isotrope.  La génération des profils diffractant est assurée par filtrage linéaire. Les paramètres statistiques des profils sont estimés à partir de fichiers numériques de sols agricoles nus.

Nous avons investi la méthode numériquement et comparé nos résultats à la littérature ainsi qu'à des données expérimentales. Nous avons aussi utilisé cette méthode pour étudier l'impact de la rugosité et de l'humidité du sol sur le diagramme de rayonnement.

Abstract : We are concerned by the scattering of an electromagnetic field by one or two dimensional rough surfaces. Our aim is to solve exactly this problem, by mean of numerical methods.  We consider the case of surfaces separating homogeneous media illuminated by plane waves.

In order to analyse the scattering phenomena we have developed an exact method: the C method. The theory is based on Maxwell's equations in covariant form written in a nonorthogonal coordinate system fitted to the surface profile. This leads to an eigenvalue system, the solutions of which give the scattered fields. The surfaces under study are modelled as a spatial random process with a height function assuming normally distributed values and are characterized by an isotropic autocorrelation function. They are numerically generated by linear filtering of a Gaussian white noise.  The statistical parameters are estimated using a set of agricultural soil data base.

Informations complémentaires

Odile PICON, Professeur des Universités à l'Université de Marne-la-Vallée - Rapporteur Christophe BOULIER, Institut de Recherche en Electrotechnique et Electronique de Nantes Atlantique - Rapporteur Richard DUSSéAUX, Professeur à l'Université de Versailles Saint Quentin en Yvelines - Directeur de thèse Nahid EMAD, Maître de Conférences à l'Université de Versailles Saint Quentin en Yvelines - Examinateur Gérard GRANET, Professeur des Universités à l'Université de Clermont Ferrand Blaise Pascal - Examinateur Mehrez ZRIBI, Chargé de recherche Habilité à Diriger des recherches au Laboratoire CETP - Examinateur