La transmission Faster-than-Nyquist (FTN) monoporteuse consiste à transmettre avec un rythme symbole supérieur à la bande occupée par le signal émis. Cette stratégie s’est révélée pertinente pour accroître l’efficacité spectrale atteignable sur des canaux contraints en puissance et pour rendre le signal de communication difficile à identifier pour un éventuel noeud espion. Alors que de très nombreuses contributions se sont focalisées sur la détection symbole (ou séquence) en présence d’interférence entre impulsions de mise en forme, nous nous intéressons à la synchronisation, peu étudiée pour ce mode de transmission mais essentielle pour pouvoir envisager des récepteurs pratiques. L’objet principal de ces travaux de thèse est la conception de séquences pilotes adaptées à la synchronisation du délai et de la phase en FTN, au sens de la minimisation de la borne de Cramér–Rao (CRB) des paramètres, en fonction de la densité de transmission. À travers une étude analytique de la CRB du délai, nous révélons qu’une séquence optimale pour l’estimation de ce paramètre pour un système de Nyquist est non-informative pour les systèmes FTN, dans le cas d’un filtre de mise en forme réel de type root-raised cosine. Les courbes de CRB des paramètres obtenues sont comparées à des estimateurs basés sur le maximum de vraisemblance, asymptotiquement efficaces. Des études complémentaires à ces travaux pourraient inclure une évaluation de la robustesse des estimateurs basés sur le maximum de vraisemblance à une contamination des symboles pilotes par des symboles de données. Aussi, il serait pertinent de prévoir une étape préliminaire de synchronisation du décalage en fréquence.

Les décharges électrostatiques (ESD) sont dues aux interactions entre le panneau solaire et l'environnement spatial. Majoritairement bénignes pour le satellite, elles peuvent cependant mener à la création d'un arc secondaire qui court-circuite une partie du générateur solaire. L'arc secondaire se déclenche dans un plasma de décharge appelé flash-over créé par l'ESD. En effet, le flash-over constitue le milieu conducteur idéal à l'apparition d’un arc. Cette thèse présente un modèle physique de la génération et de la propagation du flash-over. Ce modèle doit permettre d'identifier les situations propices au passage à l'arc. L'étude de la propagation du flash-over se fait en deux parties. Dans un premier temps, un modèle de spot cathodique est construit. Il s'agit du point d'émission du plasma, le modèle fourni les caractéristiques physiques du flash-over (température, densité, etc.). Il est adapté pour correspondre parfaitement à l'étude du flash-over, notamment en ce qui concerne la géométrie du système et l'influence de l'environnement spatial. La deuxième partie de l'étude porte sur le couplage entre le modèle de spot et un modèle d'expansion d'un plasma dans le vide. Le modèle ainsi obtenu prédit l'évolution du flash-over à la surface d'un panneau solaire. Il fournit notamment une durée maximale de la décharge et la température du plasma. Les résultats obtenus sont comparés avec des mesures expérimentales effectuées sur des panneaux entiers. Le modèle présenté dans ce manuscrit est un socle robuste, validé expérimentalement, qui permet d'expliquer le phénomène de flash-over et sa propagation à la surface du panneau solaire. Des premières pistes d'améliorations ont été étudiées et sont présentées afin de rendre compte des possibilités offertes par le modèle.

Lors de la rentrée atmosphérique d’un véhicule hypersonique, l’écoulement présente une onde de choc détachée enveloppant le véhicule et une couche limite visqueuse au voisinage de la paroi qui conduit à son échauffement. Dans les basses couches de l’atmosphère, l'écoulement évolue d'un régime laminaire à un régime turbulent en raison de l’augmentation du nombre de Reynolds. L’échauffement de la paroi conduit à la détérioration du matériau sous l’effet de l’ablation et de réactions chimiques susceptibles de modifier l’état de surface. Dans le cas d’un écoulement pleinement turbulent, l'effet des rugosités de paroi se traduit par une augmentation du frottement et des échanges de chaleur. Actuellement, on dispose de modèles avec différents degrés de sophistication et de validation qui reproduisent cet effet par augmentation de la turbulence en proche paroi. Concernant le soufflage en paroi, des modèles existent qui permettent de reproduire l'effet d'injection de fluide à la paroi sur le développement de la turbulence. L’objectif de cette thèse est de mettre au point un modèle permettant de tenir compte d'effets conjoints/couplés de rugosité et de soufflage adapté à des approches RANS (Reynolds Averaged Navier-Stokes) de la turbulence, par exemple modèle à deux équations de type k-ω;, dans le contexte d’écoulements hypersoniques. La thèse se déroulera en 3 ans dans le cadre d’une collaboration entre le CEA-CESTA (à proximité de Bordeaux) et l’ONERA-DMAE (Toulouse). Le déroulement se fera comme suit: - Tout d'abord une revue bibliographique la plus exhaustive possible sera entreprise sur la problématique des parois rugueuses avec soufflage. Cette revue doit aboutir à l'élaboration d'une base de données détaillée. On distinguera notamment les écoulements subsoniques incompressibles des écoulements supersoniques et hypersoniques. A partir de cette base de données, la seconde étape de la thèse sera la construction d'un modèle de rugosité/soufflage. - Dans un premier temps, on adoptera une approche avec un couplage faible entre les effets de rugosité et de soufflage. Ainsi, les modèles de rugosité actuels seront couplés à des conditions limites de soufflage pour voir dans quelle mesure une telle approche peut s'appliquer. - Ensuite, on considèrera des approches où les effets de soufflage, notamment sur la turbulence de proche paroi, seront pris en compte en supplément des effets de rugosités dans la formulation du modèle de turbulence. Enfin, on envisage le développement d'un modèle directement à partir de la base de données collectée, dans lequel les effets de rugosité et de soufflage sont fortement couplés. Les différents modèles identifiés seront développés dans un code de couche limite (code CLICET de l'ONERA) puis dans un solveur Navier-Stokes (code CEA). Une phase de validation sur des cas pertinents d'application sera ensuite menée.

Des véhicules aériens sans pilote (UAV) et des nanosatellites sont déployés à grande échelle dans le but de servir pour des applications industrielles et de recherche. Dans la pratique, ces petites plateformes demandent l'intégration de plusieurs antennes compactes pour différents besoins en communication, navigation, ou encore surveillance. L'intégration de ces antennes sur de telles plateformes est donc plus difficile en raison de ses petits plans de masse. L’une des solutions originales permettant de fournir des propriétés de rayonnement directives sans utiliser des grands plans de masse, repose sur la conception des sources d'Huygens. Un diagramme de rayonnement cardioïde peut, de ce fait, être réalisé en combinant deux dipôles orthogonaux électriques et magnétiques rayonnant le même champ, respectivement dans leurs plans E et H.Dans ce travail, plusieurs antennes à résonateur diélectrique (DRA) avec propriétés d’une source d'Huygens sont étudiées. Afin de générer des dipôles électriques et magnétiques équivalents, plusieurs TE modes peuvent être excités dans un résonateur diélectrique rectangulaire. De ce fait, en utilisant les nombreux degrés de liberté de leur conception, il est possible de concevoir des DRAs de tailles réduites avec des propriétés d'efficacité de rayonnement élevées et de larges bandes passantes. En d’autres termes, la fabrication additive, ou l'impression 3D, a ici été utilisée pour fabriquer les DRAs proposés. L'impression 3D ouvre la voie à de nouvelles antennes utilisant des formes complexes et des matériaux hétérogènes/anisotropes afin de contrôler, par exemple, sa bande passante et ses caractéristiques de rayonnement.Au cours de cette thèse, deux sources d'Huygens en polarisation linéaire et circulaire, et utilisant des résonateurs diélectriques empilés, ont d'abord été étudiées. La configuration empilée est ici formée par deux résonateurs avec des permittivités diélectriques isotropes différentes afin de générer une paire de dipôles électriques et magnétiques équivalents, nécessaires à l’obtention d’un rayonnement dans un demi-espace. Il est par la suite démontré qu’utiliser un diélectrique anisotrope uniaxial est une solution originale permettant de réduire le volume de ces sources d'Huygens empilées.Le diélectrique anisotrope a ainsi été conçu en structurant le matériau 3D imprimé en plusieurs cellules unitaires de sous-longueur d'onde pour obtenir un matériau dont la permittivité diélectrique effective est contrôlée par le taux de remplissage de volume de ses cellules unitaires. Afin de démontrer les possibilités offertes par l'impression 3D de céramiques anisotropes, une antenne DRA à alimentation unique et à polarisation circulaire dans la bande ISM 2.45 GHz a d'abord été conçue, imprimée et mesurée. L'anisotropie a ici été utilisée pour exciter deux modes orthogonaux avec certaines conditions de amplitude et phase, afin d'obtenir une polarisation circulaire. Enfin, une source d'Huygens compacte est conçu, utilisant un diélectrique céramique anisotrope dans la bande ISM 2.45 GHz.

Les pressions climatiques et anthropiques croissantes font des écorégions méditerranéennes, des réservoirs exceptionnels de biodiversité, certains des écosystèmes les plus menacés. Les méthodes de télédétection aéroportée et satellitaire, qui peuvent permettre d'obtenir des estimations sur de vastes étendues de façon régulière, sont particulièrement adaptée aux futurs efforts globaux de suivi de la biodiversité végétale. Cependant, de nombreuses difficultés survienne quand les écosystèmes imagés sont composés de canopées ouvertes, particulièrement présentes dans les régions au climat méditerranéen. Cette thèse a pour objectif de développer des méthodes d'estimation de traits de végétation de canopées ouvertes, quand les connaissances terrains sont insuffisantes pour directement calibrer des modèles de régression. Initialement, des images aéroportées acquises avec un GSD de 18 m ont été utilisées. En utilisant le modèle DART, une modélisation simplifiée des forêts, avec des couronnes ellipsoïdales et un sol plat lambertien, a été démontrée suffisante pour réaliser des estimation de LAI et de contenus en pigments foliaires par méthode physique. Ensuite, des travaux exploratoires ont été menés pour identifier une méthode permettant d'estimer EWT et LMA de façon satisfaisante, tout d'abord en considérant des raffinements dans les pas d'échantillonnages utilisés pour générer les bases de données, puis en évaluant l'influence de la modélisation en 3D au sein de DART sur les propriétés radiatives des arbres. Enfin, les différents résultats ont été utilisés pour estimer plusieurs traits de végétation (fraction de trous, contenus foliaires en chlorophylles et caroténoïdes, EWT, LMA) à partir d'images hyperspectrales satellitaires synthétiques ayant des GSD de 8 m et 30 m en utilisant un méthode hybride. Cette thèse a démontré que les méthodes physiques et hybrides étaient adéquates pour l'estimation de plusieurs traits de végétation à partir d'images hyperspectrales satellitaires ayant des GSD de 8 à 30 m dans un contexte opérationnel, n'utilisant que peu ou pas de connaissances a priori. Pour consolider les résultats, de plus amples travaux sont nécessaires pour tester ces méthodes sur différents écosystèmes qui présenteraient plus de diversité, et pour d'autres traits de végétation. De plus, identifier des méthodes d'estimation pour les périodes où le sous-bois est photosynthétiquement actif serait nécessaire pour suivre les forêts tout au long du cycle phénologique annuel.

Cette thèse est dédiée à la conception et à l'étude d'une structure de boucle de raffinement auto-adaptative pour résoudre de manière fiable les équations intégrales acoustiques. Notre démarche est de revisiter l'ensemble des briques constitutives de cette architecture pour en améliorer l'efficacité algorithmique ainsi que la facilité d'utilisation, et vue d'en démocratiser son usage.Notre approche consista d'abord à étudier un schéma numérique de Galerkin discontinu. Cette méthode rend en effet possible l'utilisation de maillages $hp$ non-conformes et l'optimisation et la simplification de la construction de l'espace d'approximation. Nous fournissons une étude théorique détaillée de cette méthode et démontrons sa stabilité. Un ensemble d'expériences numériques a permis de confirmer le bon comportement pratique du schéma numérique.Nous avons ensuite adapté une méthode de compression matricielle basée sur une approche par interpolation directionnelle $mathcal{DH}^{2}$ ainsi que sa recompression algébrique. Un ensemble d'optimisations originales a été introduite en vue d'obtenir un algorithme efficace dans le cas de matrices issues du schéma de Galerkin discontinu. Nous obtenons textit{in fine} une compression robuste vis-à-vis de la fréquence et de l'hétérogénéité du maillage. Une analyse de complexité ainsi qu'un nombre conséquent d'expériences numériques, dont des comparaisons avec une $mathcal{H}$-matrice, sont également proposés.La dernière partie de la thèse fut d'abord dédiée à la construction d'un estimateur d'erreur textit{a posteriori} adapté au schéma de Galerkin discontinu qui soit fiable et local. Il est basé sur une approche de type résidu. Cet outil est indispensable pour guider le processus de raffinement local du maillage. Nous avons ensuite exploré un ensemble de procédures de raffinement local en $h$ et en $hp$ non-conformes. Cela permit de confirmer l'intérêt d'un raffinement $hp$ non-conforme, qui offre un meilleur taux de convergence de l'estimateur par rapport au raffinement en $h$ conforme. Une autre contribution originale de notre travail est de proposer un estimateur d'erreur qui prenne en compte l'ensemble des contributions à l'erreur globale : l'erreur de discretisation, l'erreur de résolution du système linéaire et l'erreur de compression. Cette finesse de description de l'erreur nous a permis d'automatiser le réglage de l'ensemble des paramètres de la boucle de raffinement auto-adaptative. Nous aboutissons finalement à une architecture de calcul extrêmement simple d'utilisation.

À travers ces travaux de thèse, on s’intéresse à l’utilisation d’une forme d’onde unique pour remplir simultanément une double fonction radar/communication. En plus de répondre à la problématique grandissante de congestion du spectre, cette approche faciliterait en outre l’intégration des systèmes radiofréquences au sein de plateformes mobiles.La volonté de garantir une efficacité spectrale élevée et un coût calculatoire acceptable au système de transmission, combinée au caractère doublement sélectif des canaux de propagation rencontrés, nous amènent à nous focaliser sur l’étude des modulations multiporteuses à filtres courts (WCP-OFDM). Cependant, l’information portée par le signal émis génère un phénomène d’interférence dans les récepteurs radar usuels basés sur la corrélation, qui se manifeste par une élévation du plancher de bruit dans les cartes distance-Doppler. Dans un premier temps,nous modélisons cette interférence et comparons son impact sur les performances en détection de ces différents filtres de réception. Les atouts du symbol-based sont notamment mis en exergue. Dans un second temps, ce récepteur est alors enrichi de techniques visant à traiter l’interférence. À chaque fois, les effets de l’opération de mise en forme du signal sont examinés.

Cette thèse porte sur le couplage mécanique entre le corps solide d’une planète et son atmosphère. Nous étudions les événements géophysiques naturels et anthropiques grâce aux ondes sismiques et infrasonores. Ces phénomènes sont clés pour découvrir la structure atmosphérique de la Terre, l’intérieur de Vénus, et Mars dans son intégralité.Les formes d’ondes acoustiques et sismiques contiennent des informations importantes, à la fois sur l’événement source et sur le milieu de propagation. L’objet de ce travail est double.Premièrement, nous développons un logiciel de simulation numérique pour le système couplé sol-atmosphère. Nous nous appuyons sur les équations linéarisées de Navier-Stokes pour modéliser l’atmosphère, et sur la visco-élasto dynamique pour modéliser le sous-sol.Nous utilisons la méthode des éléments finis spectraux discontinus, permettant la simulation complète des formes d’ondes. L’implémentation est validée à l’aide de deux techniques :les solutions analytiques et manufacturées. Le logiciel permet de modéliser tous les types de couplages air-sol, et prend en compte avec précision la propagation des ondes acoustiques et sismiques. Des topographies complexes peuvent être utilisées, ainsi que des modèles atmosphériques variant latéralement. Il est donc particulièrement bien adapté à l’étude de la plupart des phénomènes géophysiques dans les atmosphères planétaires. Parmi les exemples d’événements, nous pouvons citer les ondes sismiques, les microbaroms, les explosions souterraines ou aériennes, ou encore les ondes de gravité. Deuxièmement, nous étudions de nombreux cas d’application liés à la planétologie. En vue de l’exploration de l’intérieur de Vénus, nous menons des expériences terrestres dont le but est d’étudier les infrasons induits par les séismes, et utilisons notamment des instruments sous ballons. Nous montrons qu’il est possible de déduire les propriétés et la structure du sous-sol grâce à ces ondes infrasonores. Ces ballons instrumentés permettent également de localiser les événements au sol. Ce sujet est crucial pour l’exploration planétaire, mais également pour la surveillance de la Terre depuis l’atmosphère. Enfin, nous démontrons que des infrasons sont présents dans l’atmosphère de Mars, établissant pour la première fois l’existence d’infrasons sur une autre planète. Ceci est possible grâce au sismomètre SEIS d’InSight, capable de mesurer les infimes mouvements du sol causés par le passage des infrasons.

La croissance des services de télécommunications et l’augmentation du trafic de données à l’échelle mondiale favorise le développement et l’intégration de différents réseaux de transmission de données. Un exemple de ce développement est constitué par les réseaux de fibres optiques, qui sont actuellement chargés d’interconnecter les continents par des liaisons longues avec des taux de transfert importants. Les réseaux optiques, ainsi que les réseaux supportés par d’autres moyens de transmission, utilisent des signaux électriques à certaines fréquences pour la synchronisation des éléments du réseau. La qualité de ces signaux est un facteur décisif dans la performance globale du système, c’est pourquoi leur bruit de phase doit être aussi faible que possible.Ce document décrit la conception et la mise en œuvre d’un système optoélectronique pour la génération de signaux micro-ondes à l’aide de diodes laser à cavité verticale (VCSEL) et son intégration dans un système de transmission optique de données. Compte tenu du fait que le système proposé intègre un laser VCSEL directement modulé, une caractérisation théorique et expérimentale a été élaborée sur la base des équations d’évolution du laser, de mesures dynamiques et statiques, et d’un modèle électrique équivalent de la région active. Cette méthode a permis l’extraction de certains paramètres intrinsèques du VCSEL, ainsi que la validation et la simulation de ses performances dans différentes conditions de modulation.Le VCSEL utilisé émet en bande C et a été sélectionné en considérant que cette bande est couramment utilisée dans les liaisons à longue distance.Le système proposé est constitué d’une boucle fermée qui déclenche l’oscillation grâce aux sources de bruit des composants et module le VCSEL en fort signal pour générer des impulsions optiques (gain switching). Ces impulsions optiques, qui dans le domaine des fréquences correspondent à un peigne de fréquences optiques, sont détectées pour générer simultanément une fréquence fondamentale (déterminée par un filtre passe-bande) et plusieurs harmoniques.Le bruit de phase mesuré à10 kHz de la porteuse à1,25 GHz est de -127,8 dBc/Hz, et constitue la valeur la plus faible signalée dans la littérature pour cette fréquence et cette architecture.La gigue et la largeur d’impulsion optique ont été déterminées lorsque différentes cavités résonantes et différents courants de polarisation étaient utilisés.

La problématique abordée dans ces travaux de thèse est l’influence de l’interaction entre les fixations et le composite sur la tenue des assemblages boulonnés composites. Le passage des efforts d’assemblages dans le composite par les boulons engendre des dégradations locales conduisant à des modes de rupture variés du composite en fonction des principaux paramètres de conception. L’objectif de cette thèse est d’identifier la complexité de modélisation nécessaire pour traduire l’effet de ces paramètres de conception sur l’apparition des différents modes de rupture des matériaux composites et leur conséquence sur le dimensionnement des assemblages boulonnés. Cette thèse repose sur l’étude d’une importante base de données expérimentale de résultats d’essais sur assemblages en simple et double cisaillement fournie Dassault Aviation à laquelle s’ajoute des essais multi-instrumentés menés au laboratoire. Cette étude permet d’une part d’identifier les paramètres les plus influents sur les modes de rupture des assemblages boulonnés composite et d’autre part d’identifier les dégradations entrainant les modes de ruptures observées. Ces résultats expérimentaux servent également de base de comparaison pour la validation des modèles éléments finis développés. Ces modèles sont mis au point dans un souci de complexité croissante. Cette complexité se décompose en un aspect géométrique, c’est-à-dire l’étude de la modélisation des différentes pièces en jeu, et en un aspect matériel avec l’étude du comportement matériau de ces pièces. L’analyse des modèles éléments finis linéaires basés sur des cinématiques de membrane et des plaques révèle la limite de l’utilisation de critères de rupture au premier pli pour les assemblages boulonnés. Ces modélisations sont alors enrichies avec une loi de comportement endommageable du composite d’une part. Cela permet de mettre en place des scénarios d’endommagement du matériau et de réaliser des corrélations essais/calculs. D’autre part, un modèle volumique est développé pour évaluer l’apport de cette modélisation avec notamment une meilleure représentation des interactions entre les substrats.