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Modélisation dun radar UHF pour lexploration de Mars UMR 5804 L3AB LAHOUDERE Julien le 26 juin 2006 Sous la direction de : Phillipe PAILLOU.

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1 Modélisation dun radar UHF pour lexploration de Mars UMR 5804 L3AB LAHOUDERE Julien le 26 juin 2006 Sous la direction de : Phillipe PAILLOU

2 Plan de létude Contexte La géologie « martienne » Le logiciel XFDTD Résultats Conclusion LAHOUDERE Julien - 26/06/2006 2

3 Contexte de létude Projet AURORA : –Exploration du Système solaire. –Missions humaines. Mission EXOMARS : –Première mission du projet. –Récupération déchantillons jusquà 2 m de profondeur. LAHOUDERE Julien - 26/06/2006 3

4 Géologie « martienne » Modèle à 2 couches : roches volcaniques couvertes de poussière (2 m) Hémisphère sud « rugueux » / Hémisphère nord « lisse » LAHOUDERE Julien - 26/06/2006 4

5 Rugosité : Paramètre vertical Fonction dautocorrélation et paramètre horizontal Densité spectrale de rugosité de surface Inclusions : Distribution Dimensions : 2 à 10 cm LAHOUDERE Julien - 26/06/ Constante diélectrique : Nature des matériaux : basalte, oxydes métalliques, matériaux météoritiques, glace deau… Relation de Lichtenecker

6 Sappuie sur les équations de Maxwell et lalgorithme de Yee (discrétisation). Onde plane polarisée linéairement : Gaussienne modulée de fréquence 1,5 GHz, Incidence nulle. Capteurs de champ et interfaces graphiques. Taille des cellules et pas de temps déterminés selon le critère de stabilité : min /10. Le logiciel XFDTD LAHOUDERE Julien - 26/06/ Modifications : rugosité et inclusions.

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8 Résultats: Modèle simple « Sable » sec : Oxydes de fer, basalte, matériaux météoritiques Basalte fracturé : eau interstitielle ε = 3,0 - 0,05j ε = 14,0 - 1,0j LAHOUDERE Julien - 26/06/ Parois absorbantes: permittivité imaginaire forte 50 cm

9 Première rétrodiffusion Seconde rétrodiffusion Pic « ghost » Temps (s) Amplitude (dB) Aller retour dans le « sable » Pic lié aux bords LAHOUDERE Julien - 26/06/2006 9

10 Résultats: Modèle rugueux « Sable » sec Basalte fracturé Rugosité de subsurface : cm l c =10 cm ε = 3,0 - 0,05j ε = 14,0 - 1,0j LAHOUDERE Julien - 26/06/ Rugosité de surface: mm l c =2 cm

11 Première rétrodiffusion Seconde rétrodiffusion LAHOUDERE Julien - 26/06/ > 16 dB = 1 dB Amplitude (dB) Temps (s)

12 Résultat: Modèle complet « Sable » sec Basalte fracturé Rugosité de subsurface Inclusions : basalte ε = 4,19 - 0,18j 5% en volume ε = 3,0 - 0,05j ε = 14,0 - 1,0j LAHOUDERE Julien - 26/06/ Rugosité de surface

13 LAHOUDERE Julien - 26/06/ Première rétrodiffusion Seconde rétrodiffusion Perte de signal de quelques décibels Inclusions Temps (s) Amplitude (dB) > 30 dB Rugosité de subsurface Rugosité de surface > 5 dB

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16 Premiers résultats LAHOUDERE Julien - 26/06/ Première rétrodiffusion Seconde rétrodiffusion Amplitude (dB) Temps (s)

17 Conclusion Rugosité : Description à améliorer. Caractéristique essentielle à 1,5 GHz. Inclusions : Diffusion de volume = écrantage de la couche de sub-surface (dépolarisation). Antennes: Prise en compte des paramètres système. LAHOUDERE Julien - 26/06/

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19 Type de signal récupéré après simulation Signal en échelle dB après transformation

20 Deuxième Formule de Lichtenecker Profondeur de pénétration Passage en échelle logarithmique Additivité du champ électrique Equations de MaxwellAlgorithme de Yee Éléments de théorie

21 Principe radar Utilisable de jour comme de nuit et quelles que soient les conditions atmosphériques. Sensible aux diffracteurs naturels et aux contrastes diélectriques, doù rétrodiffusions. Avantage en contexte aride, profondeur de pénétration, détection dhumidité.

22 Effets de la poussière Pic de première rétrodiffusion Δ = -1,43 dB Pic de seconde rétrodiffusion Amplitude (dB) Temps (s)


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