Etude théorique de radars géologiques - Epublications - Université ...

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PARTIE II : RADAR GPR ­ ETUDE D'ANTENNES
On a vu lors du premier exemple qu'en choisissant ν proche de zéro on améliorait
considérablement le rendement mais que l'antenne rayonnait un peu dans toutes les directions ce qui
constitue un problème de taille pour les applications GPR.
En optant pour une valeur de ν proche de un, l'amélioration sur le rendement est modeste
mais le rendement et le gain sont bien plus avantageux que ceux d'un dipôle de Wu­King (ν=1).
L'impédance de l'antenne est améliorée lorsque l'antenne repose sur un sol mais pas dans l'air. Il
semblerait que la valeur optimale de ν dépende du type de sol d'où un nouveau problème si l'on ne
le connaît pas. Cependant, il est à remarquer que de nombreuses estimations de la permittivité de la
surface de Mars ont été publiées et bien qu'elle ne soit pas connue avec précision, elle est estimée de
manière cohérente.
Suite à cette étude, il apparaît que le recours à un profil modifié est envisageable mais les
bénéfices restent hasardeux car trop de paramètres fluctuent. En particulier, si la permittivité du sol
est surestimée alors les conséquences seront plus dommageables que dans le cas de Wu­King.
3.2­ Étude de la tolérance des composants
Que l'on utilise des résistances localisées ou un ruban de milar, il peut exister un écart entre
la valeur de la résistance souhaitée et celle réalisée. Dans le cas de l'antenne expérimentale réalisée
avec des résistances localisées, les valeurs des composants sont sujettes à une certaine tolérance.
L'antenne finale est réalisée avec un ruban de milar sur lequel différents alliages de métaux sont
déposés sous vide. La charge locale dépend ainsi de la nature de l'alliage et de l'épaisseur du dépôt,
donc d'un ensemble de paramètres peu aisé à contrôler : pression, vitesse de dépôt, température...
De plus, le ruban obtenu est relativement fragile : par exemple un pincement risque arracher le
dépôt métallique et engendrer localement une augmentation brutale de l'impédance.
Il est intéressant d'étudier l'influence de ces défauts par une approche Monte­Carlo. Toujours
dans la modélisation FDTD, ajoutons à chaque résistance localisée une variable aléatoire à
répartition gaussienne dont la variance est égale à la tolérance choisie. Les applications numériques
suivantes reprennent l'antenne GPR de Netlander située dans le vide (profil de Wu­King donc ν=1).
Tout d'abord, rappelons que la modélisation FDTD du dipôle idéal dans le vide indique une
impédance de 1028 ­ j 777 ohms à 2MHz et 1001 ­j 484 à 4MHz, soit des valeurs très proches de
celles prédites analytiquement par Wu­King.
Le tableau 4 montre que l'impédance d'entrée et le rendement intrinsèque de l'antenne ne
sont quasiment pas modifiés. Les défauts n'entraînent donc pas de répercussions sur l'adaptation de
l'antenne. Ces mêmes simulations montrent que la répartition des courants le long des brins ne subit
presque aucune altération, ce qui permet de conclure à la conservation du diagramme de
rayonnement.