Contexte scientifique

La caractérisation électromagnétique du proche sous-sol souffre d’un très faible couplage entre les antennes
radars et l’interface air-sol. Pour un mode bistatique (antenne émettrice / antenne réceptrice), la majeure
partie de l’onde rayonnée par l’antenne émettrice est immédiatement réfléchie par l’interface et ne fournit
aucune information sur les hétérogénéités du sous-sol. Pour réduire la réflexion du sol et obtenir des rapports
signal-sur-bruit importants via l’antenne réceptrice, certains travaux émergent autour de l’étude de méta-
matériaux bidimensionnels. Appelées métasurfaces (MTS), elles sont placées entre les antennes et l’interface
air-sol afin d’obtenir un coefficient de transmission plus élevé. Celui-ci peut être maximisé en optimisant
le motif des cellules unitaires. Les MTS présentent également l’avantage d’être légères, faciles à fabriquer
pour les micro-ondes et adaptables à n’importe quelle gamme de fréquence. Néanmoins, les MTS proposées
actuellement ont du mal à traiter un signal large bande et sont à motif unique. De fait, les approches
actuelles pour maximiser l’onde transmise se concentrent sur des antennes directives, par ingénierie du front
d’onde. L’idée du stage est de développer un modèle numérique relativement robuste d’une métasurface
améliorée par à un algorithme inverse pour en maximiser les effets. Il s’agira d’un modèle numérique fait
par éléments finis via un logiciel commercial. Partant de géométries et compositions simples issues de la
littérature scientifique, vers des cas plus techniques, il faudra démontrer quantitativement parlant l’efficacité
de la démarche. Selon l’avancée du projet, une étude préliminaire basée sur une analyse de sensibilité (type
de sol, fréquences d’exploitation, etc.) pourra être publiée dans une revue à comité de lecture, afin de poser
les bases d’un projet de thèse à venir. En quantifiant la désadaptation d’impédance nous chercherons à
établir une meilleure compréhension des limites actuelles des systèmes d’imagerie et identifier les meilleurs
scénarios d’ingénierie pour les améliorer. Il s’agit autant d’un travail académique qu’un travail d’ingénieur.

Travaux attendus

Le ou la candidat.e aura pour missions principales :

1. de faire une recherche bibliographique sur les métasurfaces ainsi que sur l’imagerie par ondes électromagnétiques dans le sol ;
2. prendre en main le logiciel d’éléments finis COMSOL pour la modélisation directe ;
3. prendre en main des codes d’inversion en lien avec des travaux antérieurs de l’équipe et chercher des méthodes d’optimisation pour trouver des géométries de métasurface intéressantes pour les applications visées.

Ces tâches pourront se compléter et évoluer en fonction du profil du ou de la candidat.e et de l’avancée
des travaux au cours du stage.

Lieu, encadrement et moyens

Le stage aura lieu au sein de l’UMR EMMAH, unité mixte de recherche regroupant Avignon Université et
l’INRAE, sur le campus Agroparc de l’Université d’Avignon, à l’entrée de la ville.
Le stage est prévu pour durer entre quatre et six mois selon la disponibilité du candidat et donnera lieu à une gratification au seuil minimal. Le ou la stagiaire aura accès à un bureau et à des machines de calculs puissantes au sein du laboratoire expérimental. Il ou elle profitera de la présence de jeunes doctorants, d’une équipe accessible et sera encouragé.e à assister aux présentations scientifiques qui animent les équipes de l’UMR EMMAH.
L’encadrement sera effectué par Simon Marcellin, chercheur spécialisé en éléments finis et en méta-matériaux. Il sera conseillé par le reste de l’équipe, dont Slimane Arhab, chercheur spécialisé en méthodes numériques inverses et en électromagnétisme, et Arnaud Mesgouez, notre chef d’équipe, spécialisé dans les méthodes analytiques et semi-analytiques sur les ondes mécaniques.

Profil attendu

Le ou la candidat.e aura un profil axé électromagnétisme avec une appétence pour les méthodes
théoriques et numériques ainsi qu’une curiosité pour la recherche scientifique en général. Il est à noter
que ce stage ne pourra pas se poursuivre immédiatement en thèse, bien qu’il en introduise les fondements.

Contact 

Pour plus d’informations et candidater : envoyer un CV ainsi qu’une lettre de motivation à : simon.marcellin@univ-avignon.fr ; slimane.arhab@univ-avignon.fr ; arnaud.mesgouez@univ-avignon.fr