Description du sujet de thèse

Une utilisation plus efficace du spectre ne suffira pas pour atteindre des débits de l'ordre de 100 Gbits/s, tels que requis par les réseaux du futur au-delà de la 5G, aussi connus sous le nom de « 6G ». Des fréquences porteuses très élevées, au-dessus de 100 GHz, sont donc à l'étude [1], [2]. Plus précisément, la bande 275-350 GHz (déjà standardisée par l'IEEE [1]) exploite une fenêtre de transmission atmosphérique avec une atténuation inférieure à 10 dB/Km [2] et couvre une bande passante totale (BW) qui permet d'atteindre des capacités énormes avec des modulations simples. Malgré cette fenêtre de transmission atmosphérique, la compensation des pertes par espace libre à ces fréquences imposent l'emploi d'antennes à très fort gain. Les solutions actuelles, majoritairement quasi-optiques (lentilles, réflecteurs), reposent souvent sur des concepts conservateurs et quasi exclusivement passifs, donc non adaptatifs; de plus, ces concepts conduisent à des front-ends radio si volumineux que leur intégration sur plateformes mobiles ou mobilier urbain peut devenir impossible.

Ce projet ambitionne d'apporter une solution de rupture face à ces deux enjeux. Il a pour objectif d'explorer les potentialités des antennes à métasurface (MTS) [3] pour la réalisation de peaux intelligentes ultrafines. Les antennes MTS consistent à moduler l'impédance équivalente de l'ouverture rayonnante pour convertir l'onde de surface excitée par la source (en général ponctuelle et unique) en une onde d'espace. Néanmoins, les versions à grand gain souffrent d'une limitation majeure : leur bande passante (BP) est réduite. Nous nous appuierons sur notre expérience antérieure sur les antennes à métasurface à large bande et multi-bandes [4]-[5] pour surmonter ce problème. Pour contourner les limites physiques du produit gain-BW des antennes MTS à port unique, nous allons explorer les ouvertures MTS, avec un nombre limité de ports d'entrée, à travers lesquels nous pouvons détecter l'environnement électromagnétique.

Le/la doctorant/e dressera d'abord un état de l'art et s'occupera de l'analyse et la conception des MTS modulés. Une attention particulière sera portée à la recherche des matériaux et des techniques de fabrication les plus appropriés. À la fin du projet, au moins un prototype sera fabriqué et mesuré dans les installations de l'IETR.

Compétences demandées :
- Être titulaire d'un Master en génie électrique ou en physique
- Avoir des compétences dans le domaine des antennes, micro-ondes, modélisation numérique. De bonnes connaissances en électronique ou en photonique THz seront appréciées.
- Savoir-faire, savoir être : travail en équipe multiculturel, savoir rendre compte.
- Langues : Anglais (niveau B2 cadre européen commun de référence ou plus), la connaissance du français n'est pas requise.

[1] “IEEE standard for high data rate wireless multi-media networks--amendment 2: 100 Gb/s wireless switched point-to-point physical layer,” IEEE Std 802.15.3d-2017, 1-55 (2017).
[2] T. Nagatsuma, G. Ducournau, and C. Renaud, “Advances in terahertz communications accelerated by photonics” Nature Photon., 10, 371–379 (2016).
[3] D. González-Ovejero et al., “Additive manufactured metal-only modulated metasurface antennas,” IEEE Trans. Antennas Propag., 66(11), 6106-6114 (2018).
[4] M. Faenzi, D. González-Ovejero, and S. Maci, “Wideband active region metasurface antennas,” IEEE Trans. Antennas Propag., 68(3), 1261-1272 (2020).
[5] M. Faenzi, D. González-Ovejero, and S. Maci, “Overlapped and sequential metasurface modula-tions for bi-chromatic beams generation”, Appl. Phys. Lett., 118, 181902, (2021).

Contexte de travail

Cette thèse s'inscrit dans le cadre du PEPR d’accélération 5G qui soutient la recherche sur le développement de technologies avancées de la 5G et des réseaux du futur. Ce projet interdisciplinaire sera mené à l'IETR – UMR CNRS 6164 (www.ietr.fr) et impliquera fortement deux plateformes technologiques de l'IETR :
- nR (NanoRennes) platform, https://www.ietr.fr/en/nr-nanorennes-platform avec expertise en micro-fabrication.
- M²ARS (Manufacturing Measurement Analysis of Radiating Systems) platform https://www.ietr.fr/en/m2ars-manufacturing-measurement-analysis-radiating-systems-platform, avec expertise en prototypage et métrologie antennaire.

Le poste se situe dans un secteur relevant de la protection du potentiel scientifique et technique (PPST), et nécessite donc, conformément à la réglementation, que votre arrivée soit autorisée par l'autorité compétente du MESR.

Contraintes et risques

Sans objet