Thèse de Ali MOURAD

“Codage par métasurfaces pour la manipulation de faisceaux”

Soutenance le 30/06/2022 à 10h30
Amphithéâtre de l’IEMN – Laboratoire central – Villeneuve d’Ascq

Jury :

Genevieve MAZÉ-MERCEUR, Directrice de recherche, CEA-CESTA, Rapporteur
Aurelian CRUNTEANU, Directeur de recherche CNRS, XLIM, Rapporteur
Philippe POULIGUEN, Responsable AID, DGA, Examinateur
Marc LE ROY, MCF, LABSTICC, Université de Bretagne Occidentale, Examinateur
Abdelkrim TALBI, Professeur, IEMN, École Centrale de Lille, Examinateur
Éric LHEURETTE, Professeur, IEMN, Université de Lille, Directeur
Ludovic BURGNIES, MCF, IEMN, Université du Littoral Côte d’Opale, Co-encadrant

Résumé :

Dans cette thèse, nous développons une méthode pour l’implémentation de metasurfaces à forte diffusion à l’aide de métasurfaces à codage aléatoire 1-bit. De telles metasurfaces permettent de réduire la Surface Equivalente Radar (SER) dans une large bande de fréquences sans produire de signature dans l’infrarouge. Cinq métasurfaces à codage par diffusion 1-bit composées d’éléments binaires 8×8 à faible effet de couplage ont été conçues, fabriquées et caractérisées. Pour obtenir les meilleures performances des métasurfaces, une méthode efficace de minimisation appelée “Pattern Search” est utilisée avec la formule de réduction de SER (RCSR) pour obtenir une disposition optimale des éléments distribués de façon aléatoire dans une métasurface à codage. La simulation des métasurfaces de dimension réelle avec le logiciel CST Microwave Studio et les résultats de mesure montrent une réduction de SER, dans le cas d’une incidence normale polarisée linéairement, en dessous de -10 dB par rapport à la SER maximale d’un plan métallique parfait (PEC) de la même taille sur une large bande de fréquence de 28 à 40 GHz, et avec une faible sensibilité à l’angle d’azimut de l’onde incidente.

Abstract:

In this thesis, a method for the implementation of highly scattering metasurfaces using 1-bit random coding metasurfaces is introduced. Such metasurfaces allow to reduce the radar cross section (RCS) in a broad frequency band without producing a signature in the infrared region. Five thin and broadband 1-bit diffusion coding metasurfaces composed of 8 × 8 binary elements with low coupling effect are designed, fabricated and characterized. For achieving the best performance of the metasurfaces, an efficient method of minimization called “Pattern Search” is utilized together with the RCS reduction (RCSR) formula in order to achieve an optimal arrangement of randomly distributed elements in a coding metasurface. Simulation of the complete metasurfaces with the CST Microwave Studio software and measurement results show a RCS reduction, in the event of a normal linearly polarized incidence, below -10 dB when compared to the maximum of RCS for a perfect electric conductor (PEC) with the same size over a broad frequency band from 28 to 40 GHz, and with low sensitivity to the azimuth angle of the incident wave.