Métasurface 2D pour lanceur d'onde de mer en bande HF

La capacité de détection de cibles maritimes au-delà de l’horizon est un atout majeur pour la surveillance du littoral français ainsi que de sa Zone Économique Exclusive (ZEE). L’ONERA, expert technique auprès de la Direction Générale de l’Armement (DGA) pour les thématiques radar et furtivité, développe des installations de radars maritimes transhorizon à ondes de surface en bande HF (ROS-HF). Ces radars permettent une détection transhorizon par l’excitation d’une onde de surface, confinée à l’interface air-mer, se propageant suivant la rotondité de la Terre jusqu’à se réfléchir sur une cible.Des études antérieures, réalisés par l’ONERA et ses collaborateurs académiques, ont permis d’établir la faisabilité d’une installation radar à ondes de surface mais aussi la présence d’un brouillage important provenant de l’ionosphère. Ces travaux ont montré que l’utilisation d’un métamatériau à permittivité équivalente négative favorise la propagation des ondes de surface par rapport aux ondes de ciel. De plus, une structure à métamatériaux de type corrugation a été proposée tout d’abord à échelle réduite en bande L puis à échelle en bande HF, qui a permis de valider l’influence de cette structure métamatériaux sur le confinement de l’onde et la diminution des ondes rayonnées en direction du ciel. En revanche, la structure proposée reste trop haute (λ/10) pour une installation pérenne sur le littoral français. Plus récemment, la conception d’une autre structure métamatériau planaire a été étudiée à l’ONERA ; une métasurface fonctionnant en régime fortement inductif. Validée expérimentalement, cette conception est trois fois plus compacte (λ/30), mais nécessite un substrat à haute permittivité (εr = 6) et à faibles pertes (tan δ = 10^-3) qui ne possède pas d’équivalent en bande HF, ce qui ne permet pas la réalisation d’un prototype à l’échelle d’un système radar.Par conséquent, cette thèse vise la conception d’une métasurface de faible profil présentant une haute impédance, mais avec un objectif de conception réaliste en bande HF. Une première partie de la thèse a consisté à concevoir un substrat alternatif de type composite réalisable en bande HF. Une seconde partie de la thèse a permis la conception d’une métasurface presque complètement métallique en bande L à partir de motifs champignons présentant une haute impédance. Ces conceptions en bande L ont ainsi permis de proposer un prototype de métasurface en bande HF adaptée aux conditions d’un système de radar réel utilisé par l’ONERA.