6 mois
Trappes (78)
Réf. STA/SCCP/DMSI
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Stage

Simulation et conception d’un capteur de puissance jusqu’à 67 GHz

Contexte du stage 

 Ce stage s’inscrit dans un projet de recherche en métrologie française qui vise développer à des capteurs de puissance microondes et moyens d’étalonnages associés jusqu’à 170 GHz. Ce projet est également en lien avec un projet européen « Traceability for electrical measurements at millimetre-wave and terahertz frequencies for communications and electronics technologies » qui implique neuf laboratoires de métrologie européens, cinq industriels et cinq universités européennes.

De nombreuses applications utilisent aujourd’hui les ondes millimétriques (typiquement jusqu’à 100 GHz) et de plus en plus la région terahertz du spectre électromagnétique (typiquement de 100 GHz à 30 THz). Nous pouvons citer le standard de communication 5G, les portiques de sécurité mis en œuvre notamment dans certains aéroports, les véhicules autonomes ou encore la radiométrie spatiale.

Le niveau du signal de sortie d’un système ou d’un composant radiofréquence (RF) est souvent un paramètre critique pour la phase de conception d’équipements de communication. Si le niveau de puissance se détériore d’un étage du système à l’autre, en devenant trop grand ou trop faible, les performances du système se dégradent également.

Dans le cadre de ce stage, nous nous intéresserons uniquement à la mesure de la puissance moyenne. Le wattmètre associé à une sonde de puissance constitue l’instrument commercial le plus précis parmi ceux existants pour mesurer la puissance aux fréquences radio, microondes et térahertz. De manière générale, une sonde de puissance est un capteur qui transforme la puissance en une quantité mesurable (tension continu, force, chaleur...). Les sondes de puissance utilisées jusqu’à présent par les industriels et académiques sont des sondes à diode, à thermocouple ou à thermistance qui transforment l’énergie RF en une tension DC.

 

Le LNE met en œuvre un moyen de mesure basé sur un coupleur et une sonde de puissance de référence pour étalonner les capteurs des clients. Ces bancs sont actuellement en guide d’onde rectangulaire (R100 à R620). On constate depuis plusieurs années des demandes croissantes d’étalonnage de sondes de puissance larges bandes : typiquement du DC à 67 GHz.  Aujourd’hui, pour répondre à ces demandes d’étalonnage larges bandes, il est nécessaire de diviser la bande de fréquences en plusieurs sous-bandes.

 

Il est à présent pertinent de développer une sonde de puissance coaxiale de référence jusqu’à 67 GHz pour réduire le temps d’étalonnage et améliorer les incertitudes de mesures.

Nous proposons dans ce stage de simuler et concevoir la partie radiofréquence de la sonde de puissance coaxiale jusqu’à 67 GHz. La conception s’appuiera sur un travail important de simulation électromagnétique avec le logiciel CST Microwave Studio. A la suite de ce stage, une thèse CIFRE pourra être proposée.

 

Missions 

 

Dans le cadre de ce stage, vos missions consisteront à :

 

- Effectuer un état des lieux de la problématique et faire l’état de l’art

- Prendre en main le logiciel de simulation CST Microwave Studio

- Réaliser les simulations électromagnétiques des différentes parties en trois dimensions

- Proposer un design initial de la partie RF de la sonde

- Suivre la réalisation du circuit

 

Profil 

 

Vous recherchez un stage dans le cadre de votre Master 2 ou dernière année d’école d’ingénieur.

Votre formation est en lien avec les domaines suivants : mathématique et simulation numérique, mesures physiques, électronique, hyperfréquences, opto-électronique, capteurs, télécommunication.

 

Vous possédez des connaissances en théorie des lignes de transmission, paramètres S, puissance.

Une expérience en simulation électromagnétique serait un véritable plus.

La connaissance des logiciels CST Microwave et/ou Comsol serait appréciée.

Vous possédez une bonne capacité de synthèse.

Vous appréciez et possédez des aptitudes pour le travail en équipe, tout en étant autonome et force de propositions.

 

Gratification

1218 € brut / mois pour un étudiant en Bac +5

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