Recrutement

Objectif général de la thèse :

Cette thèse s’inscrit dans le contexte d’une évolution rapide des systèmes de communication sans fil, notamment avec l’essor des constellations satellitaires LEO, des services SATCOM haut débit et des besoins croissants en compacité, coût et agilité fréquentielle. Les architectures RF traditionnelles reposent sur des chaînes séparées (filtres, antennes, commutateurs), générant des pertes, un encombrement important et des limitations pour les hautes fréquences. L’objectif de cette thèse est de proposer une alternative intégrée grâce au développement de filtennas : des dispositifs combinant antenne et filtrage sur un même substrat silicium haute résistivité (SiHR), incluant des zones dopées permettant la reconfiguration fréquentielle.

L’enjeu principal consiste à concevoir un réseau de filtennas compact, agile en fréquence et fonctionnant en polarisation circulaire, capable de commuter entre deux bandes centrées autour de 18–20 GHz et 21–22 GHz, utilisées respectivement pour l’Internet par satellite, les liaisons GEO/LEO, les services mobiles par satellite et certaines applications maritimes et aériennes. La technologie SiHR, développée au Lab-STICC et au GREMAN, offre l’avantage d’éviter les composants montés en surface et de réduire les pertes d’interconnexion, mais pose un défi majeur en termes d’efficacité de rayonnement en raison de sa permittivité élevée.

Approche d’intégration et de conception

Deux approches de conception pourront être étudiées afin de comparer leurs performances, leur complexité et leur faisabilité : une approche monocouche, qui servira à valider le concept sans la complexité de réalisation, et une approche multicouche envisagée comme perspective de la thèse. Cette dernière reposera sur plusieurs couches fonctionnelles distinctes, par exemple une couche filtrante séparée d’une couche rayonnante. Dans le cadre de ce travail, seules des simulations préliminaires seront effectuées pour l’approche multicouche, afin d’évaluer la faisabilité de cette technologie. Cette architecture pourrait, à terme, permettra d’améliorer la sélectivité spectrale, de réduire les pertes électromagnétiques, et de se rapprocher des contraintes réelles rencontrées dans un réseau d’antennes intégré.

Le système envisagé devra être capable de se reconfigurer en fréquence et en largeur de bande afin de répondre aux exigences des deux gabarits définis. Cette flexibilité constitue un enjeu technologique majeur, en particulier aux fréquences élevées, où les limitations des technologies conventionnelles imposent des contraintes sévères en termes de performances, d’intégration et de consommation. Ces défis justifient le recours à des approches innovantes, tant au niveau de l’architecture des circuits que des procédés technologiques, notamment par l’intégration de zones de dopage poreux afin d’améliorer les performances des antennes en termes d’efficacité de rayonnement.

Le fait de viser les fréquences millimétriques basses représente un objectif ambitieux. Il dépendra notamment des performances de la technologie silicium à haute résistivité utilisée par le laboratoire Lab-STICC, en collaboration avec le GREMAN via ST Tour. En solution de repli, et afin de valider les concepts dans un premier temps, un démonstrateur à plus basse fréquence pourra être envisagé.

Challenges à relever.

Plusieurs défis technologiques sont à relever : montée en fréquence des structures sur SiHR, contrôle précis des zones dopées, intégration des réseaux de polarisation électrique, et faisabilité d’architectures multicouches à fort risque technologique. Un démonstrateur basse fréquence pourra être mobilisé si nécessaire pour valider le concept.

Le déroulé prévoit :

– une première année dédiée à l’état de l’art, aux premiers filtennas sur SiHR et à l’étude des performances hors agilité ;

– une seconde phase (mois 6–18) centrée sur la conception d’un premier démonstrateur agile en monocouche aux fréquences ciblées ;

– une troisième phase (18–30 mois) portant sur l’optimisation en bande millimétrique et l’étude du multicouche ;

– enfin la valorisation scientifique, les tests finaux et la rédaction de la thèse.

Master 2 ou diplôme d’ingénieur en électronique, RF / hyperfréquences, télécommunications ou domaine similaire

Compétences techniques

• Bonnes bases en électromagnétisme, antennes, circuits RF.
• Connaissance ou pratique d’outils de simulation électromagnétique (CST, HFSS, ADS…).
• Intérêt pour les technologies silicium dopé et les systèmes RF reconfigurables.

Le doctorant passera chaque année 60 % de son temps à l’entreprise CISTEME (Limoges) et 40 % au laboratoire LAB-STICC (Brest). Les résultats issus de ces travaux feront l’objet d’une valorisation active à travers des publications dans des revues scientifiques à comité de lecture ainsi que des présentations lors de conférences internationales reconnues dans le domaine des systèmes RF reconfigurables et des technologies avancées pour les communications.

Poste en CDD (Thèse CIFRE 36 mois).

Poste basé à Limoges pour la part industrielle et à Lab -STICC à BREST pour la part recherche.