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Proof of concept of a sea-air radio link of a small autonomous beacon - BELOCOPA project : design of multiband antennas on fexible substrate
No full textCette thèse s'inscrit dans le projet FUI-2011 BELOCOPA (Bouée Éjectable pour la LOcalisation et la COllecte des Paramètres de vol d'un Aéronef abîmé en mer). Il s'agissait de concevoir et de développer un équipement embarqué, extractible et autonome pour localiser rapidement et avec précision un aéronef abîmé en mer et récupérer par liaisons radio les principales données de vol à partir d'un patrouilleur maritime. Le but de cette thèse, au sein de l'Institut Fresnel, concernait l'étude et la réalisation de l'antenne principale de la balise. Cette antenne devait être très flexible et de petites dimensions pour être pliée et insérée dans un espace réduit de la balise et résistante lors son déploiement après son éjection de l'avion. La première partie du travail a eu pour objectif de caractériser en terme de permittivité les différents matériaux diélectriques entrant dans la constitution de la balise, à savoir les substrats sur lesquels sont fixées les antennes et le radôme. La deuxième partie de la thèse porte sur la conception d'antennes multi-bandes fonctionnant en modes dipolaires sur le plan de fréquences du cahier des charges du projet. Ces antennes ont la particularité d'être extrêmement souples. Cette souplesse a été obtenue en réalisant des motifs métalliques rayonnants sur une toile polyamide. Plusieurs motifs ont été étudiés et testés pour converger vers une antenne méandre fonctionnant à trois fréquences distinctes. A l'issue de cette étude, un prototype de l'antenne finale positionnée dans son radôme constitue le dernier maillon du prototype de la balise de détresse du projet BELOCOPA.This thesis is part of the BELOCOPA project FUI-2011 (BELOCOPA means Ejected Buoy to LOcalize and COllect the data of a crashed plane in sea). It was about designing and developing an on-board, removable and autonomous, equipment to localize quickly and precisely an aircraft crashed in the sea, and to collect by telecommunication the main flight data from a patrol boat. The aim of this thesis, in the Fresnel Institute, was the study and the realization of the main antenna of the beacon. This antenna had to be very flexible with small dimensions to be folded and integrated in a reduced space of the beacon, and had to be strong during its deployment after the ejection of the plane. The aim of the first part of the work was to characterize in term of permittivity the different dielectric materials included in the composition of the beacon, namely the substrates of the antennas and the radome. The second part of the thesis was on the design of multi-band antennas working in dipolar modes on the frequency plan of the specification of the project. The characteristic of these antennas is to be very flexible. This flexibility was obtained realizing metal radiating pattern on a polyamide material. Several patterns have been studied and tested to get the final antenna with meander working at three different resonance frequencies. Following this study, a prototype of the final antenna integrated in the radome is the last link of the prototype of the distress beacon BELOCOPA
Antennes diélectriques pour la microscopie par résonance magnétique ultra haut champ
No full textLes travaux de thèse présentés dans ce manuscrit ont porté sur une nouvelle catégorie d'antennes radiofréquence (RF) utilisées en imagerie par résonance magnétique (IRM), et plus particulièrement en microscopie. En IRM, on distingue trois leviers d'amélioration du rapport signal sur bruit : la durée d'acquisition, l'intensité du champ magnétique statique B0 et l'efficacité de l'antenne. Les antennes d'IRM dites classiques sont métalliques. L'antenne volumique la plus utilisée en microscopie est le solénoïde, soit un bobinage de fil conducteur autour de l'échantillon. Le rapport signal sur bruit d'une telle antenne est limité par les interactions entre les tissus biologiques et le champ électrique qu'elles génèrent dans l'échantillon. Ces interactions sont en effet responsables de pertes de puissance diélectriques ; d'après le principe de réciprocité, l'antenne détecte donc en réception le bruit associé à ces pertes. Les nouvelles antennes que nous avons étudiées exploitent les modes de résonance de structures diélectriques à haute permittivité. Cela permet justement de minimiser les pertes dans l'échantillon car ces modes assurent localement la coexistence d'un champ magnétique élevé et d'un champ électrique faible. L'enjeu de cette thèse a été de proposer des outils de modélisation de ces antennes diélectriques, afin de maximiser leur efficacité et finalement améliorer la qualité des images obtenues par IRM. En particulier, nous nous sommes penchés sur des applications en microscopie par résonance magnétique (MRM) pour valider et expérimenter les antennes diélectriques proposéesThis thesis focuses on alternative radiofrequency (RF) coils for magnetic resonance imaging (MRI). In MRI, one can distinguish three ways of improving the signal-to-noise ratio (SNR): the acquisition duration, the static field strength B0 and the probe efficiency. Improving the RF probe efficiency is a strategical solution, the goal being to develop a coil with optimal properties of signal transmit and detection (magnetic field) while generating minimized losses (electric field). Conventional MRI coils are metallic: the electromagnetic (EM) field is induced intothe sample by the current circulation along the conducting path. Currently, the principal geometries of metallic coils are the solenoid and the birdcage (volume coils) for the RF pulse transmit, and loops (surface coils) for the signal detection. These antennas are limited in terms of SNR and specific absorption rate (SAR) by the interaction between the biological tissues and the electric field induced concomitantly with the excitation magnetic field. The alternative coil type studied in this manuscript exploit the natural resonant modes of high-permittivity dielectric structures. The main benefit of the corresponding EM field distribution is the coexistence of a high magnetic field with a low electric field in some regions of the resonator. This thesis aims at developing modelling tools that enable to design these dielectric coils with maximized efficiency and therefore enhanced MR images quality. In particular, the proposed dielectric antennas were dedicated to magneticresonance microscopy (MRM
Design, fabrication et caractérisation de métasurfaces optiques diélectriques
No full textLes métasurfaces sont une classe établie de dispositifs conçus pour contrôler différents types d'ondes depuis les ondes optiques et électromagnétiques jusqu'aux ondes acoustiques voire sismiques. Ici, nous nous concentrons sur les métasurfaces pour les ondes électromagnétiques de gamme de longueur d'onde visible et le proche infrarouge. L'une des principales difficultés liées à ces métasurfaces est leur fabrication : l'échelle et la précision requise pour la nanostructuration est possible avec les techniques actuelles mais demeure un challenge du fait de plusieurs difficultés. La production de métasurfaces dans le visible et le proche infrarouge, bien que difficile, est assez prometteuse pour les intégrer dans les dispositifs plus complexes. Ici, nous avons proposé de nouveaux concepts pour les métasurfaces avec de nouveaux matériaux, des méthodes de fabrication et de caractérisation originales. Enfin, nous avons proposé une méthode de conception de métalentille répondant aux exigences d'une nouvelle application : l'amélioration du fonctionnement des réseaux de photodétecteurs, et en particulier des photomultiplicateurs en silicium. Nos résultats constituent une avancée vers la production de masse, la simplification et la compacité de ces composants et contribuent à leur intégration dans des dispositifs plus complexes tels que des matrices de détecteursMetasurfaces are an established class of devices designed to control different types of waves starting from microwave and optical ones, finishing with seismic and acoustic ones. Among all, we focus on the metasurfaces for electromagnetic waves of visible and near-infrared wavelength ranges. One of the main difficulties related to these metasurfaces is their small features size and the high aspect-ratio of nano-structuring which are quite challenging for the current nanofabrication techniques. However, their fabrication is quite promising for integrating them in the more complex devices, such as various sensors and pocket-size microscopes, spectroscopes, camera objectives, devices for optical encryption. In this thesis, we expanded the field of metasurfaces with new materials, fabrication and characterization methods. Finally, we suggested a metalens design fulfilling requirements for a new application: improving the properties of photodetector arrays, and in particular, silicon photomultipliers. Our results promote metasurfaces mass-production, simplification, and compactness and contribute to their integration into more complex device
Control of electromagnetic waves by high-permittivity materials
No full textLes absorbants électromagnétiques trouvent de nombreuses applications dans le domaine micro-onde. Ces absorbants sont souvent de type « chargés carbonnés » pour des utilisations large bande ou de type écran (Jaumann, Salisbury, …) dans le cas pour des utilisations monofréquentielles. Depuis quelques années se développent des absorbants à base de métamatériaux et plus récemment de méta-surfaces. Ces méta-surfaces en hyperfréquence sont souvent réalisées à base de motifs métalliques. La littérature présente très peu d’exemples à base de motifs diélectriques. Dans cette thèse, je me suis majoritairement intéressée à l’étude et à la modélisation analytique, numérique et expérimentale de particules sphériques à haute permittivité. Ces dernières peuvent avoir des résonances de Mie pouvant être utilisées pour absorber le rayonnement électromagnétique .Dans notre étude, nous partons de la particule unique afin de réaliser des méta-surfaces innovantes. A partir des coefficients de Mie, nous étudions les pôles et les zéros de la polarisabilité afin de décrire les interactions ondes électromagnétiques-matière. Nous utilisons ces résultats afin de concevoir des méta-surfaces réalisant des fonctions électromagnétiques souhaitée, ici l’absorptionIt is usual to use absorbents in the microwave field, these absorbents are often of the "carbon-filled" type for broadband use or of the screen type (Jaumann, Salisbury, ...) in the case of monofrequency use. In recent years, absorbents based on metamaterials and more recently on metasurfaces have been developed. These microwave metasurfaces are often made of metallic patterns. There are very few examples in the literature based on dielectric patterns. In this thesis, I was mainly interested in the study and analytical, numerical and experimental modelling of spherical particles with high permittivity. The latter can have both electrical and magnetic Mie resonances. In our study, we start from the single particle in order to realize innovative metasurfaces. Based on Mie coefficients, we study the poles and zeros of polarizability in order to describe electromagnetic wave-matter interactions. We use these results to design metasurfaces that perform complex electromagnetic functions such as ideal absorptio
Métamatériaux pour l'amélioration de la qualité d'image en imagerie par résonance magnétique à ultra-haut champ
No full textDans un contexte où les intensités du champ magnétique en IRM augmentent continuellement, le contrôle de l'uniformité du champ RF est devenu primordial. L'inhomogénéité du champ RF produit un effet d'ombre sur l'image, ce qui peut masquer des structures importantes. Dans ce travail de thèse, les métamatériaux sont proposés comme une approche viable pour atténuer ces effets dans différentes applications, en passant des études précliniques aux études cliniques à différents champs magnétiques. Trois applications de métamatériaux ont été explorées théoriquement et expérimentalement. Dans une première étude dans le cadre de l'IRM préclinique sur le petit animal, il a été démontré qu'un métamatériau à tiges couplées fonctionnant selon le principe d'hybridation de modes étend en effet la zone d'imagerie d'une antenne de surface multinucléaire (1H/19F) de souris à 7T et d'une antenne de surface pour le proton à 17.2T pour l'imagerie cérébrale du rat. Ces études précliniques ont été utilisées comme une première étape pour comprendre la nature et le comportement des métamatériaux. Dans une deuxième étude, nous avons ciblé les inhomogénéités présentes en IRM cérébrale humaine à 7T. En utilisant des métamatériaux inspirés par des fractales, nous avons amélioré le signal IRM dans les deux lobes temporaux simultanément. Dans une troisième étude, nous avons utilisé des métamatériaux à tiges couplées pour atténuer l'effet de raccourcissement d'ondes dans le bassin à 3T. Les idées et les prototypes développés dans cette thèse ouvrent la possibilité d'études supplémentaires et d'applications dans lesquelles l'IRM peut grandement bénéficier des métamatériaux.In an environment where MRI field strengths are continuously growing, control of the RF field uniformity has reached primary importance. The inhomogeneity of the RF field produces a shadowing effect throughout the image, which can mask important structures. In the underlying thesis, metamaterials are proposed as a viable approach to mitigate these effects in diverse situations, taking them from preclinical to clinical studies at different magnetic fields. Three metamaterial applications were explored theoretically with electromagnetic field simulations and experimentally in vitro and in vivo. In a first study for preclinical small-animal MRI, it was demonstrated that a coupled-wire metamaterial working under the principle of hybridization modes expands the imaging area of a mouse multinuclear (1H/19F) surface coil at 7T, and a proton surface coil at 17.2T for rat brain imaging. These preclinical studies were used as a first step to understand the nature and behavior of metamaterial pads to eventually apply them in a clinical setting. In a second study, we targeted the inhomogeneities at 7T human head. By using fractal-inspired metamaterial pads coupled to a birdcage coil we were able to enhance the two temporal lobes simultaneously. In a third study we used coupled-wire metamaterial pads to mitigate the wavelength reduction effect in the pelvis at 3T. The ideas and prototypes developed in this thesis open the possibility towards further studies an applications in which MRI may greatly benefit from metamaterials
Going Beyond Counting First Authors in Author Co-citation Analysis
Full text linkThe present study examines one of the fundamental aspects of author co-citation analysis (ACA) - the way co-citation
counts are defined. Co-citation counting provides the data on which all subsequent statistical analyses and mappings
are based, and we compare ACA results based on two different types of co-citation counting - the traditional type that
only counts the first one among a cited work's authors on the one hand and a non-traditional type that takes into
account the first 5 authors of a cited work on the other hand. Results indicate that the picture produced through this non-traditional author co-citation counting contains more coherent author groups and is therefore considerably clearer. However, this picture represents fewer specialties in the research field being studied than that produced through the traditional first-author co-citation counting when the same number of top-ranked authors is selected and analyzed. Reasons for these effects are discussed
Développement de méthodologies de caractérisation électromagnétique des matériaux et métamatériaux, approche de la fonction d absorption
No full textLa généralisation de l utilisation des matériaux composites a rendu indispensable la connaissance de leurs propriétés électromagnétiques. Celles ci sont définies à partir des valeurs de leurs paramètres intrinsèques. Au cours de cette thèse, nous avons étudié les matériaux composites à indice de réfraction négatif. Nous avons développé des méthodes de calcul théoriques capables de traduire correctement leurs paramètres intrinsèques. Ensuite, nous avons mis en place des modèles électriques basés sur des résultats expérimentaux issus de bancs de mesure que nous avons conçus. Ces modèles nous ont permis de décrire la participation de chacun des composants d un métamatériau à la réponse globale du système. Enfin, nous avons vérifié la faisabilité de systèmes à base de métamatériaux réalisant une fonction d absorption. Pour cela, nous avons réalisé des structures à base de résonateurs fendus dissymétriques électriquement résonants, puis dans un souci de performance, nous avons évolué vers des structures à base de surfaces fractales.The knowledge of the electromagnetic properties of composite materials has become indispensable since their use was generalized. These electromagnetic properties are defined with their intrinsic parameter values. In this thesis, we have studied composite materials with a negative refractive index. We have developed theoretical methods capable of correctly translating their intrinsic parameters. Then, we have set up theoretical models based on experimental results obtained from experimental benches realized in our lab. These models have led to the description of the participation of each of the material components to the global response of the system. Finally, we have verified the feasibility of metamaterial based systems in order to realize an absorbing function. To do so, we have realized structures basedNANTERRE-BU PARIS10 (920502102) / SudocSudocFranceF
Variations on the Author
Full text link“Variations on the Author” discusses two of Eduardo Coutinho’s recent films (Um Dia na Vida, from 2010, and Últimas Conversas, posthumously released in 2015) and their contribution to the general question of documentary authorship. The director’s filmography is characterized by a consistent yet self-effacing form of authorial self-inscription: Coutinho often features as an interviewer that rather than express opinions propels discourses; an interviewer that is good at listening. This mode of self-inscription characterizes him as an author who is not expressive but who is nonetheless markedly present on the screen. In Um Dia na Vida, however, Coutinho is completely absent form the image, while Últimas Conversas, on the contrary, includes a confessional prologue that moves the director from the margins to the center of his films. This article examines the ways in which these works stand out in the filmography of a director who offers new insights into the notion of cinematic authorship
Appropriate Similarity Measures for Author Cocitation Analysis
Full text linkWe provide a number of new insights into the methodological discussion about author cocitation analysis. We first argue that the use of the Pearson correlation for measuring the similarity between authors’ cocitation profiles is not very satisfactory. We then discuss what kind of similarity measures may be used as an alternative to the Pearson correlation. We consider three similarity measures in particular. One is the well-known cosine. The other two similarity measures have not been used before in the bibliometric literature. Finally, we show by means of an example that our findings have a high practical relevance.information science;Pearson correlation;cosine;similarity measure;author cocitation analysis
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