Contexte du stage

Dans le cadre des activités du centre spatial universitaire de Toulouse (CSUT), nous envisageons d’embarquer un nouvel instrument dans le futur cubesat. La mission que nous souhaitons mettre en œuvre s’inscrit dans une thématique de prévision de phénomène météorologiques et ou climatiques. Le radiomètre que nous développons en gamme sub-THz permettra de sonder l’atmosphère afin de détecter la teneur en eau et en glace des nuages dont les fréquences d’absorption se situent autour de 325 GHz, 183 GHz et 166 GHz. Ainsi, il apportera une compréhension des systèmes convectifs tels que les tempêtes ou cyclone. Ces instruments sont généralement réalisés en technologie guidée, à fort coefficient de qualité. Néanmoins, de telles technologies sont volumineuses et conduisent à des systèmes dont l’encombrement est incompatible avec les exigences d’un cubesat. La solution que nous souhaitons développer s’appuie sur l’utilisation d’une technologie SIW (Substrate Integrated Waveguide) intégrée au package afin d’en améliorer la compacité et l’embarquabilité.

Objectifs et missions du stagiaire

L’objectif principal de ce stage est de concevoir des équipements de séparation des bandes de fréquences observées par le radiomètre. Cette séparation de bande se fera par un multiplexeur d’entrée (IMUX) dont les performances électriques sont primordiales pour le bon fonctionnement du radiomètre puisqu’elles conditionnent le rapport S/N du récepteur. Ainsi, il faudra privilégier des architectures de multiplexeur présentant de fort coefficient de qualité tout en assurant une forte isolation entre les bandes et une forte compacité. Les dispositifs développés dans le cadre de ce stage seront par la suite intégrés au boitier afin de réduire drastiquement leur encombrement et favoriser l’intégration in-package du radiomètre.

Étude bibliographique : Le travail débutera par une recherche bibliographique afin d’identifier les techniques de conception de filtres et multiplexeurs en guide d’onde rectangulaires. Un intérêt particulier sera apporté aux topologies de filtres basés sur l’analyse de matrices de couplage et à leur intégration 3D en considérant le possible couplage entre plusieurs cavités superposées.

Topologie et dimensionnement de filtres :

Les filtres à réalisés seront conçus dans les bandes sub-THz autours de 325GHz et 183 GHz et 166 GHz. Ces fréquences correspondent aux fréquences d’absorption de l’eau observées par le radiomètre. Plusieurs topologies de filtre seront étudiées :

• Filtres linéaires (cascade directe de résonateurs)
• Filtres repliés afin de permettre des couplages inter-résonateurs favorisant l’apparition de zéros de transmission aux abords de la bande utile

Ces différents filtres seront développés en version monocouche et multiniveaux afin d’améliorer la capacité d’intégration des filtres tout en offrant des degrés de liberté supplémentaires dans le couplage inter-résonateurs.

Développement de l’IMUX : Cette étape consistera à mettre en commun les filtres développés pour en former un IMUX. Plusieurs topologies de multiplexeurs seront envisagées, manifold, utilisation de coupleurs guidés, etc… Ce travail permettra de dégager les architectures les plus à même de minimiser les pertes tout en assurant une forte sélectivité des bandes visée. En parallèle de ce travail de conception, une approche originale consistera à proposer une méthode de co-conception filtre/multiplexeurs afin de définir, par la synthèse, les spécifications des filtres favorisant le bon fonctionnement du multiplexeur.

Profil recherché

Ce stage s’adresse à un ou une étudiante en Master 2 ou 3ème année d'école d'ingénieurs, spécialisé(e) en Électronique Haute Fréquence / RF. Au-delà des compétences en simulation numérique et d'un fort intérêt pour le domaine spatial, ce projet exige rigueur, autonomie et un excellent esprit d’analyse pour mener à bien les études proposées.

Informations pratiques

Le stage se déroulera au LAAS-CNRS au sein de l’équipe MOST. La durée prévue est de 5 à 6 mois, à partir de février–mars 2026. Il est susceptible de déboucher sur une thèse.

Encadrement :

Gaëtan Prigent, Maître de conférences HDR, LAAS-CNRS, Toulouse INP - ENSEEIHT