Public visé: Etudiants d'écoles d'ingénieurs et de master 2 de physique ou d'électronique.
Bonne connaissance des techniques numériques et analogiques.
Bonne maîtrise des pratiques expérimentales.
Des connaissances des supraconducteurs et des techniques cryogéniques sont un plus.
Description globale des travaux
L’objectif général de la thèse est la conception et la réalisation d’un prototype de chaîne de réception RF à base de circuits RSFQ. Cette chaîne recevra en entrée une porteuse RF analogique modulée et fournira en sortie et à température ambiante le message modulant sous forme numérique. Elle sera constituée :
- d’une ou de plusieurs puces RSFQ réalisant la numérisation I et Q, le mélange numérique, la décimation, l’amplificateur de signaux RSFQ,
- d’un étage d’interface semi-conducteur placé à température intermédiaire,
- d’un câblage permettant d’extraire les signaux de la zone froide,
- d’un ensemble de test placé à température ambiante
Le candidat retenu sera en charge de l'étude de la tête de conversion analogique-numérique. A partir d'études déjà réalisées, d'un kit de conception disponible et de spécifications définies, il se focalisera sur la conception de CAN sigma-delta et étudiera en particulier leurs performances en termes de zone grise, rapport signal sur bruit, marges de fonctionnement & rendement de fabrication. Il fournira ensuite les dessins associés au procédé technologique utilisé. Il étudiera ensuite avec la même méthodologie la chaîne de conversion du signal numérique: tête analytique et filtre de décimation.
Une étude de la tête de conversion analogique-numérique sera réalisée, à partir d'un kit de conception et de spécifications définies. La conception de CAN sigma-delta sera détaillée, puis toute la chaîne de conversion du signal numérique. L'innovation réside dans la réalisation de la première tête de réception RF supraconductrice en Europe, et une réduction de consommation d'un facteur 100.
Présentation
Le LAboratoire d'Hyperfréquences et Caractérisation (IMEP-LAHC, CNRS UMR 5130) développe, dans le cadre de son activité d'électronique supraconductrice, des circuits logiques rapides supraconducteurs qui fonctionnent à des fréquences d'horloge de plusieurs dizaines de GHz. En effet, l'électronique supraconductrice à quantum de flux (plus communément appelée électronique RSFQ pour Rapid Single-Flux-Quantum) a la propriété de pouvoir traiter numériquement des signaux impulsionnels à des cadences d'horloge allant de plusieurs dizaines à plusieurs centaines de GHz. A ce titre, elle présente un intérêt particulier pour certaines applications pour lesquelles le refroidissement à température cryogénique, dans la gamme 4K-10K, est acceptable vis-à-vis de ses potentialités en termes de vitesse et de très faible dissipation thermique. Une application importante dans le domaine des télécommunications au sens large est celui de la radio logicielle dont l'objectif est de traiter les signaux de manière numérique sur la totalité de la chaine émission-réception. En effet les techniques numériques permettent la reconfigurabilité totale du système, que ce soit en termes de fréquences et bandes passantes utilisées, ou de méthode de modulation/démodulation des signaux.
Le premier élément nécessaire dans une telle chaîne de réception est un convertisseur analogique-numérique (CAN), capable de numériser à la volée le signal RF modulé incident. Les signaux RSFQ obtenus doivent être ensuite traités par une tête analytique puis des étages de décimation, et éventuellement codés pour devenir compatibles avec les circuits électroniques semi-conducteurs. Ils doivent ensuite être transmis à température ambiante via des liens métalliques à faible conductance thermique et/ou des liens optoélectroniques. Ils peuvent ensuite être traités par une électronique classique à base de semi-conducteurs. La logique RSFQ peut aussi être avantageusement utilisée dans les étages d’émission (modulation numérique, linéarisation, etc…).
Il est proposé pour cette thèse de réaliser une chaîne complète de réception hyperfréquence analogique-numérique à partir d'une technologie supraconductrice avérée basée sur des supraconducteurs à basse température critique utilisant du niobium.
Encadrement : P. Febvre, IMEP-LAHC, tél. 04-79-75-88-64, courriel : Pascal.Febvre@univ-savoie.fr
J.L. Issler CNES, courriel : Jean-Luc.Issler@cnes.fr
Un comité scientifique se suivi de la thèse inclura des représentants des industriels concernés.
Lieu de la thèse : IMEP-LAHC - Université de Savoie
Campus scientifique
73376 Le Bourget du Lac Cedex
http://www.lahc.univ-savoie.fr/supra
Période de la thèse : Date de début :01 Octobre 2010 .
Une expérience préliminaire sur l’un des sujets de stage de master 2 lié à ce sujet de thèse est hautement désirable. Voir :
http://www.lahc.univ-savoie.fr/stages_theses_cadres.html
Financement : Bourse du Centre National d'Etudes Spatiales (CNES), cofinancée par des industriels.
http://www.cnes.fr/web/CNES-fr/7419-sujets-2010.php?view=item&item=2221
Le mode de financement et le choix du candidat seront définitivement confirmés au printemps 2010.
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