MINATEC

 
Niveau du candidat : Master 2 ou ingénieur
Durée : 3 ans
Domaines de compétences : Microondes, électromagnétisme, électronique, microélectronique



Thématique

 
Niveau du candidat : Master 2 ou ingénieur
Durée : 3 ans
Domaines de compétences : Microondes, électromagnétisme, électronique, microélectronique



Thématique
Electronique en bande millimétrique. Technologie NEMS/MEMS. Télécommunications vidéo très haut débit (6 Gbits/s – 60 GHz), radars anti-collision (77-81 GHz), imagerie (94 GHz, 140 GHz).
 
Description
Thématique, contexte, objectifs
L’IMEP-LAHC possède un brevet concernant un nouveau concept de développement de déphaseurs millimétriques basés sur des lignes de propagation de type MEMS (Micro Electro Mechanical Systems)[3]. Ce concept très novateur conduit à des circuits très performants, avec de très faibles pertes d’insertion, et ainsi de très bonnes performances RF[4].
L’objectif de ce travail de thèse sera de développer un module front-end complet pour des applications de formation de faisceau aux fréquences millimétriques (60 GHz et au-delà). Les applications d’un tel système, non disponible actuellement, sont très importantes : téléchargement vidéo rapide, liens TV HDMI sans fils, communications point à point faibles distances, réseaux de capteurs sans fils pour des applications médicales, radars automobiles, … Toutes ces applications concernent des fréquences comprises entre 55 GHz et 140 GHz, voire plus.
Les Figure 1 et Figure 2 décrivent le principe des déphaseurs millimétriques.
 

Figure 1 :Principe des lignes de propagation à ondes lentes développées à l’IMEP-LAHC.
 
 

 
Figure 2 :Principe des déphaseurs accordables décrits au sein du brevet. Des barreaux métalliques flottants  (« doigts » sur la Figure 1) sont mobiles. Leur position est contrôlée comme des MEMS à l’aide d’une tension DC, ainsi ils peuvent être déplacés vers le haut ou vers le bas. Cela conduit à un contrôle de la capacité linéique de la ligne, et ainsi à une vitesse de propagation, et donc une phase, accordables.
 
Plusieurs technologies pourront être utilisées, le choix définitif sera effectué en début de thèse :
 
·      Technologie NEMS/MEMS du CEA-LETI[5], dans le cadre d’une collaboration entre l’IMEP-LAHC et le département DCOS du CEA-LETI.
·      Technologie CMOS post-process.
·      Technologie développée au sein des salles blanches de l’IMEP-LAHC et de la PTA-MINATEC.
 
 
Travail demandé au doctorant
Le doctorant travaillera en collaboration entre l’IMEP-LAHC et le CEA LETI, au sein de MINATEC. Le travail sera divisé en deux parties principales :
·        Conception, réalisation et test d’un premier déphaseur permettant de fournir une preuve de concept. La conception RF et les tests seront effectués au sein de l’IMEP-LAHC. Le layout et la réalisation dépendront de la technologie utilisée, et pourront être supportés soit par l’IMEP-LAHC, soit par le CEA-LETI.
·        Conception, réalisation et test d’antennes, de diviseurs de puissance et de switches, afin de former un front-end complet pour la formation de faisceau, basé sur un réseau d’antennes. Les diviseurs de puissance seront réalisés à l’aide d’une technologie développée à l’IMEP-LAHC dans le cadre d’autres thèses[6]. Les switches seront développés au sein du CEA-LETI.
·        Conception, réalisation et test du système front-end complet.
 
Tous les moyens technologiques et outils de conception et de simulation sont disponibles soit au sein de l’IMEP-LAHC, soit au sein du CEA-LETI.
 
Contact :
Directeur de Thèse : Philippe Ferrari, Professeur des Universités, Responsable de l’équipe RF & Millimétrique, IMEP-LAHC
Philippe Ferrari, Tel. : 04 56 52 95 68, philippe.ferrari@ujf-grenoble.fr

 Co-encadrant : Florence Podevin, Maître de Conférences, équipe RF & Millimétrique, IMEP-LAHC
 

 

 
Financement : Bourse ministérielle
 

[3] G. Rehder, P. Ferrari, and P. Benech
“Ligne de transmission haute fréquence accordable”, Patent Publication number WO/2011/117532. Publication date: 29.09.2011.

[4] G. Rehder, T. Vo, and P. Ferrari
"Development of a slow-wave MEMS phase shifters on CMOS technology for millimeter wave frequencies", Microelectronic Engineering, Vol. 90, pp. 19-22, Feb. 2012.

[5] E. Carrasco, M. Barba, B. Reig, J. A. Encinar, P. L. Charvet,
“Demonstration of a Gathered Element for Reconfigurable-Beam Reflectarrays Based on Ohmic MEMS”, Proceedings of the fifth European Conference on Antenna and Propagation (EuCAP), 2011.

[6] A.-L. Franc, E. Pistono, N. Corrao, D. Gloria, and P. Ferrari,
"Compact high-Q, low-loss mmW transmission lines and power splitters in RF CMOS technology", Proc. IEEE International Microwave Symposium, IMS 2011, Baltimore, USA, June 5-10, 2011.