Conception d’un capteur de puissance pour les bandes de fréquence millimétriques H/F

Leader dans l’univers de la mesure et des références, jouissant d’une forte notoriété en France et à l’international, le LNE soutient l’innovation industrielle et se positionne comme un acteur important pour une économie plus compétitive et une société plus sûre.

Au carrefour de la science et de l’industrie depuis sa création en 1901, le LNE offre son expertise à l’ensemble des acteurs économiques impliqués dans la qualité et la sécurité des produits.

Pilote de la métrologie française, notre recherche est au cœur de notre mission de service public et constitue un facteur fondamental au soutien de la compétitivité des entreprises.

Nous avons à cœur de répondre aux exigences des industriels et du monde académique, pour des mesures toujours plus justes, effectuées dans des conditions de plus en plus extrêmes ou sur des sujets innovants tels que les véhicules autonomes, les nanotechnologies ou la fabrication additive.

Ce stage s’inscrit dans le cadre d’un projet de recherche en métrologie française visant à maintenir et à développer les étalons de puissance au sein du Laboratoire National de Métrologie et d’Essais (LNE) pour la bande de fréquence 50 GHz à 75 GHz. Ce projet s’inscrit également dans le cadre européen, en lien avec le projet RF Key Quantities for 6G Development, qui rassemble huit laboratoires de métrologie, trois universités et sept partenaires industriels.

L’utilisation des ondes millimétriques, dans la bande 30–300 GHz, connaît aujourd’hui un essor considérable. Parmi les applications, on peut citer les portiques de sécurité déployés dans certains aéroports, la télédétection, les communications à courte portée ainsi que les systèmes de communication 5G. Cette croissance rapide s’explique par plusieurs avantages intrinsèques aux hautes fréquences : augmentation des débits de transmission grâce à une bande passante absolue plus large, miniaturisation des composants (circuits, guides d’onde, antennes), et amélioration de la résolution dans les applications d’imagerie et de radar.

La mission du Laboratoire de Métrologie électrique, au sein du LNE consiste à garantir la traçabilité des mesures de puissance haute fréquence en réalisant et en maintenant des bancs dits « primaires » pour effectuer l’étalonnage de sondes de puissance. Cette traçabilité vient en support des essais industriels pour garantir la fiabilité de la mesure.

Dans le cadre de ce travail, l’étude se concentrera spécifiquement sur le design de l’élément sensible d’une sonde de puissance RF basé sur un effet thermique et le boitier avec la connectique associée en WR15 de façon à couvrir la bande de fréquence 50 GHz à 75 GHz.

Les étapes de l’étude comprennent :

• Prise de connaissance du sujet : étalons de puissance radiofréquence, notion de métrologie, connaissance de l’entreprise ;
• Conception de l’éléments sensible de la sonde de puissance : design d’un microcircuit en technologie microruban ou coplanaire à l’aide de l’outil de simulation CST microwave studio : modélisation des champs électromagnétiques, modélisation multiphysique (électromagnétique et thermique) ;
• Conception du boitier et intégration de l’élément sensible, modélisation des performances de la sonde complète ;
• Rédaction du rapport de stage et du dossier de conception de la sonde.

À l’issue de ce stage, une thèse CIFRE pourra être proposée afin de finaliser le développement de ces sondes étalons en les caractérisant et d’évaluer la possibilité d’étendre les solutions technologiques retenues au développement de capteurs de puissance dans la bande D (110 à 170 GHz).

Le stage exploite essentiellement les logiciels de simulation CST Microwave studio et COMSOL multiphysique.

Vos missions de stage seront :

• Effectuer un état des lieux de la problématique et faire l’état de l’art ;
• Prendre en main du logiciel de simulation CST Microwave Studio ;
• Réaliser les simulations électromagnétiques en trois dimensions des différentes parties ;
• Proposer un design initial de la partie RF et DC de la sonde ;
• Prépare un cahier des charges en vue de la réalisation du capteur (circuits, boitier, connectiques.

Vous recherchez un stage dans le cadre de votre Master 2 ou de votre dernière année d’école d’ingénieur en modélisation mathématique et simulation numérique, en mesures physiques, en électronique, en hyper fréquences, en opto-électronique, en capteurs ou en télécommunication.

Vous avez une première expérience en simulation électromagnétique.

Vous avez des compétences en théorie des lignes de transmissions, paramètres S, puissance et en mesure à l’analyseur de réseaux vectoriel.

Vous maîtrisez les outils de bureautique du pack Office. Une connaissance des logiciels CST Microwave et/ou Comsol et de logiciels de CAO 2D et 3D serait un plus.

Vous êtes reconnu(e) pour votre rigueur, votre autonomie, votre aptitude à travailler en équipe et vous avez de bonnes capacités de synthèse.

Ce stage pourra donner lieu à une thèse.