Contexte :

L’émergence au cours des dernières années des métamatériaux (matériaux aux propriétés que l’on ne retrouve pas dans la nature) a ouvert la voie à de nouvelles solutions pour des applications dans le domaine de l’électronique hyperfréquence (guide d’ondes, antennes). Un des aspects étudiés par la communauté scientifique porte sur l’association de circuits électroniques actifs (comportant des transistors) avec des métamatériaux pour en faire des métamatériaux actifs. L’association d’une électronique à des métamatériaux pour ajouter de l’adaptabilité (configuration selon un mode de fonctionnement, absorption d’énergie large bande ou à bande sélectionnable) offre de nombreuses perspectives de développements. Ces travaux ambitieux se heurtent à des difficultés liées à la stabilité de tels dispositifs qui nécessite une analyse fine des éléments parasites, des couplages des motifs entre eux et de l’association ASIC/motif.

Objectif de la thèse :

L’objectif de cette thèse est la conception d’un ou plusieurs métamatériaux actifs. Le point central de cette thèse sera la conception d’ASIC permettant de maximiser la bande d’absorption d’une surface faite de métamatériaux ou d’en modifier les propriétés de façon dynamique. Le candidat commencera par reprendre les travaux menés au sein du CEA sur ce sujet pour se les approprier et proposer une évolution permettant la réalisation d’une telle surface. Il étudiera également les motifs inductifs à réaliser et à associer à l’électronique pour atteindre ces objectifs

Déroulement de la thèse :

Cette thèse s’appuiera sur les outils commerciaux de conception micro-électronique et sur les outils de simulation de champs hyperfréquences. Le travail de thèse commencera par une étude bibliographique sur les antennes à base de métamatériaux et les pistes envisagées pour en faire des métamatériaux actifs. Une bibliographie complémentaire sera donc faite sur les architectures électroniques permettant de remplir ces fonctions. Ces fonctions feront, dans un premier temps, l’objet de simulations pour évaluer leur comportement couplé à des motifs d’antennes, en tenant compte du bouclage entre les éléments constituant la surface. Une réflexion devra aussi être conduite sur la constitution de cette surface (types de motif(s), coexistence de plusieurs ASIC différents…) selon la fonction à accomplir. Plusieurs ASIC et plusieurs motifs seront ensuite conçus pour valider les principes de fonctionnement obtenus en simulation et réaliser des démonstrateurs mesurés en chambre anéchoïque. Les travaux de thèse se dérouleront au CEA-DIF (Arpajon) avec des interactions avec le laboratoire universitaire de l’école doctorale et les autres centres CEA.

Directeur de thèse et école doctorale

Jean-Marie PAILLOT (XLIM, IUT Angoulême) – ED Sciences et Systèmes, Mathématiques, Informatique (SISMI) – ED 610 – Université de Poitiers

Contact :

Thierry LAGUTERE – CEA/DIF – Bruyères-le-Châtel – 91297 Arpajon – 01 69 26 40 00