Thèse UIVERSITE DE LIMOGES Docteur de l’Université de Limoges

UIVERSITE DE LIMOGES
ECOLE DOCTORALE Science – Technologie – Santé
FACULTE des Sciences de Limoges
Année : 2008 Thèse ° 31-2008
Thèse
pour obtenir le grade de
Docteur de l’Université de Limoges
Discipline : « Electronique des Hautes Fréquences et Optoélectronique »
Présentée et soutenue par
Stéphane VAUCHAMP
le 19 septembre 2008
Thèse dirigée par Michèle LALANDE
JURY : IVITES :
M. Jean PAILLOL Président/Rapporteur M. Jean-Louis LASSERRE
M. Jean LAROUR Rapporteur M. Pierre BRUGUIERE
M. Philippe BERISSET Examinateur
M. Bernard JECKO Examinateur
Mme Michèle LALADE Examinatrice
M. Joël ADRIEU Examinateur
Contribution à la caractérisation de sources fortes puissances :
Mesure instantanée de champ électromagnétique par signature
d'un objet neutre (méthode MICHELSO)

Remerciements
Ces travaux de doctorat ont été effectués au sein de l’institut de recherche XLIM de
l’Université de Limoges, dirigé successivement par Messieurs les Professeurs P.Y. GUILLON, A.
BARTHELEMY, et D. CROS. Je leur exprime toute ma gratitude pour m’avoir accueilli dans ce
laboratoire. Je souhaite également adresser mes remerciements à la Délégation Générale pour
l’Armement (DGA) pour avoir financé cette thèse.
Je souhaite remercier Monsieur le Professeur B. JECKO, pour m’avoir permis d’intégrer
l’équipe Ondes et Systèmes Associées (OSA) qu’il dirige et de participer à ce jury. J’adresse mes
remerciements à Madame la Professeure M. LALANDE pour avoir supervisé mes travaux en tant
que directrice de thèse. Je lui témoigne toute ma reconnaissance ainsi qu’à Monsieur J. ANDRIEU,
Maître de conférences et membre de ce jury, pour leurs qualités humaines, techniques, et pour leur
aide qu’ils ont pu m’apporter durant ces trois années.
J’exprime ma profonde gratitude à Monsieur J. LAROUR, chargé de recherche CNRS, ainsi
qu’à Monsieur J. PAILLOL, Professeur à l’Université de Pau, qui ont accepté de juger ce travail.
J’associe à mes remerciements Monsieur P. BERISSET, du CEA/CESTA, qui me fait
l’honneur de participer à ce jury.
Je désire exprimer ma reconnaissance à M. J.L. LASSERRE, ingénieur au Centre d’Etudes
de Gramat, pour avoir suivi le déroulement de cette thèse en tant que correspondant DGA, pour
avoir mis à disposition les équipements du CEG nécessaires à l’avancement de mes travaux, et pour
son aide technique.
Je tiens aussi à remercier le Laboratoire de Génie Electrique (LGE) de Pau pour la
collaboration qui a été menée avec XLIM, avec un remerciement particulier à Messieurs L.
PECASTAING et B. CADHILHON pour leur sympathie.
Je souhaite adresser un remerciement sincère et appuyé à Valérie T, Jad et Cyril pour avoir
été à mes côtés pendant les moments difficiles traversés lors de la rédaction de cette thèse, merci
encore pour votre aide.
Mes remerciements vont également à mes « vieux » collègues Valérie, Edson et Noel pour
leur bonne humeur, pour leurs sujets de discussion très variés (foot, rugby, programme télé…), et
aussi parfois pour leur aide. Je salue également mes « jeunes » collègues de bureau (Adrien,
Laurent, Rabia, Hamzeh, Guillaume), les jeunes de l’équipe C2S2, ainsi que tous les anciens

thèsards et assimilés avec qui j’ai passé de très bons moments. Je souhaite également bon courage
au prochain chef des thèsards.
Enfin, je voudrais remercier l’ensemble des acteurs de la vie à l’IUT GEII de Brive pour leur
aide apportée et pour l’ambiance chaleureuse dans laquelle ce travail a été accompli, dans ce cadre
j’adresse un remerciement particulier à Hélène.

Table des matières
Introduction générale ......................................................................................................................................... 1
Chapitre 1 : Contexte de l’étude ........................................................................................................................ 5
1. Présentation des sources MFP _________________________________________________________ 6
1.1. Contexte _______________________________________________________________________ 6
1.2. Classification des familles d’agression électromagnétique ________________________________ 7
1.3. Applications principales des sources MFP _____________________________________________ 9
1.3.1. Les radars ...................................................................................................................................... 9
1.3.2. Armes électromagnétiques.......................................................................................................... 13
1.3.3. Tests de vulnérabilité .................................................................................................................. 16
1.4. Description d’un système MFP ____________________________________________________ 18
1.4.1 Présentation des éléments constitutifs ......................................................................................... 18
1.4.2. Source Bande Etroite .................................................................................................................. 20
1.4.3. Source Large Bande .................................................................................................................... 23
1.4.4. Antennes et architectures de systèmes antennaires ..................................................................... 29
2. Les moyens de mesure usuels de forts champs électromagnétiques ____________________________ 32
2.1. Les antennes ___________________________________________________________________ 32
2.2. Les bolomètres et calorimètres _____________________________________________________ 34
2.3. Les sondes électro-optiques _______________________________________________________ 36
2.4 La thermographie infrarouge _______________________________________________________ 40
2.5. Bilan sur les caractéristiques de chaque capteur MFP usuel ______________________________ 43
3. Une nouvelle technique de mesure de champs forts ________________________________________ 46
3.1. Les objectifs à atteindre __________________________________________________________ 46
3.2. Principe général de la méthode MICHELSON ________________________________________ 46
3.3. Démarche suivie ________________________________________________________________ 48
Chapitre 2 : Conception du banc de mesure .................................................................................................... 51
1. Formulation mathématique de la méthode MICHELSON ___________________________________ 52
2. Présentation de la problématique générale _______________________________________________ 54
2.1. Choix d’une configuration expérimentale ____________________________________________ 54
2.2. Les problèmes inhérents à la mise en place de l’expérimentation sur le terrain _______________ 56
3. Etude générale de la diffusion de différents types de cible ___________________________________ 59
3.1. Généralités sur la diffusion d’objets _________________________________________________ 59
3.2. Démarche suivie pour choisir une cible ______________________________________________ 63
3.3. Réponse analytique d’une sphère ___________________________________________________ 64
3.4. Comparaisons des champs diffractés par trois types de cible _____________________________ 70
3.4.1. Paramétrage des simulations ....................................................................................................... 70
3.4.2. Réponses harmoniques ............................................................................................................... 73
3.4.3. Réponses transitoires .................................................................................................................. 76
3.5. Influence des incertitudes de positionnement sur la mesure du champ diffusé ________________ 79
3.5.1. Influence du positionnement du système de réception et de l’angle d’incidence du champ sur la
cible ...................................................................................................................................................... 80
3.5.2. Influence du positionnement propre de la cible .......................................................................... 84
3.6. Bilan – Choix de la cible _________________________________________________________ 87
4. Fonction de transfert de l’antenne de réception utilisée pour la méthode MICHELSON ___________ 90
4.1. Présentation ___________________________________________________________________ 90