Semestre 8 - Parcours INtégration de SYStèmes (INSYS)

L’objectif de cette formation est de proposer un module complet allant de la modélisation d’une technologie CMOS 6 μm jusqu’au test d’un circuit analogique fabriqué en salle blanche, après une étape de conception, simulation. En s’appuyant sur les méthodes d’Apprentissage Par Projet (APP) et de pédagogies actives, cette formation favorise l’apprentissage des outils et des méthodes de conception des circuits CMOS autour de la conception et de la réalisation concrète d’un amplificateur CMOS à 2 étages répondant à un cahier des charges précis. Tout au long de ce projet d’une durée totale de 10 journées, les étudiants organisés en groupe de 4 devront analyser et confronter leurs résultats de mesures à leur étude théorique et simulée tant pour la partie technologique (caractérisation des capacités MOS, diodes, transistors MOS) que pour la partie circuit (bande passante, gain, slew rate, offset, consommation, plage d’entrée, de sortie. 

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 L’objectif de cette formation est de proposer un module complet allant de la modélisation d’une technologie CMOS 6 µm jusqu’au test d’un circuit analogique fabriqué en salle blanche, après une étape de conception, simulation. En s’appuyant sur les méthodes d’Apprentissage Par Projet (APP) et de pédagogies actives, cette formation favorise l’apprentissage des outils et des méthodes de conception des circuits CMOS autour de la conception et de la réalisation concrète d’un amplificateur CMOS à 2 étages répondant à un cahier des charges précis. Tout au long de ce projet d’une durée totale de 10 journées, les étudiants organisés en groupe de 4 devront analyser et confronter leurs résultats de mesures à leur étude théorique et simulée tant pour la partie technologique (caractérisation des capacités MOS, diodes, transistors MOS) que pour la partie circuit (bande passante, gain, slew rate, offset, consommation, plage d’entrée, de sortie

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Ce projet est un APP (Apprentissage Par Projet).

Il comporte deux parties (Cours & BE):

A-  Cours

     - Introduction aux rayonnements,

     - Différents types d’antennes,

     - Paramètres fondamentaux,

     - Bilan de liaison,

     - Introduction aux réseau d’antennes,

     - Outils de simulation et moyens de caractérisation (mesure),

     - Introduction à l’analyse d’articles scientifiques.

B-  Bureau d’études

     - Analyse d’un article scientifique :

                  ¤ Pouvoir reproduire le design d’une antenne présentée dans une revue (article) scientifique et comprendre son fonctionnement,

                  ¤ Étudier les performances de cette antenne en adaptation et en rayonnement.

     - Reproduction d’un design « comparaison & avis critique » :

                  ¤ Pouvoir réutiliser cette antenne en répondant à un cahier des charges bien précis (autre bande de fréquence, autre technologie, …)

                  ¤ Pouvoir jouer sur les paramètres de conception afin de modifier les performances.

     - Mise en réseau d’une antenne élémentaire :

                  ¤ Pourvoir mettre une antenne élémentaire en réseau (linéaire 1D et planaire 2D) en fixant la distance inter-élément (maille de réseau) optimale pour un dépointage donné,

                  ¤ Étude paramétrique : impact de la distance inter-élément et les nombres des antennes élémentaires (1D et 2D) sur les performances en rayonnements (directivité, gain, lobes de réseau, lobes secondaires SLL, rendements en puissance et en ouverture ...).

     - Rédaction d’une fiche technique (rapport de conception) 

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Conception d'une système Rx/TX RF en technologie planaire : transpondeur 6GHz vers 4 GHz.

Les étudiants sont en charge de développer un équipement qui s'intégrera dans le système global. L'ensemble des fonctions seront développées entièrement de la définition des spécifications jusqu'à leur réalisations physique et leur caractérisation.

Les différents équipements réalisés sont :

• Antennes
• Filtres de pré-sélection
• Filtres FI
• Filtre Images
• Amplificateurs : LNA, LLA, MLA
• Mélangeurs
• Oscillateurs
• Duplexeur

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-          Différentes topologies de coupleurs, diviseurs de puissance et filtres sont mesurés à partir d’analyseurs de réseaux vectoriels.

-          L’analyse spectrale permet de caractériser une conversion de fréquence réalisée à partir d’un oscillateur et d’un mélangeur ainsi que la non-linéarité d’amplificateurs de puissance. La mesure du facteur de bruit est également effectuée.

-          Le diagramme de rayonnement d’une antenne est déterminé à partir de l’utilisation d’un wattmètre.

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• La matière comporte 5h15 de cours magistral, et 17h30 de projet. Elle est évaluée par un rapport sur le projet et la validation de jalons pendant les séances de projet.
• Le cours magistral présente les notions décrites dans les objectifs d'un point de vue théorique.
• Le projet permet de mettre en pratique ces notions, en concevant en VHDL un système numérique exploitant un thermomètre. Les étudiants doivent étudier la datasheet du thermomètre pour développer des machines d'états permettant de communiquer avec ce composant.

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• Dans ce cours est définie en détail la famille des composants FPGA (Field Programmable Gate Array). D’abord, l’intérêt de ces composants face aux ASICs est décrit. Puis les différentes ressources (élémentaires et avancées) disponibles dans un FPGA sont détaillées. Enfin, le fonctionnement des outils de synthèse est expliqué par le biais de quelques exemples simples.

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• La matière comprend 3h30 de cours magistral et 10h30 de projet et est évaluée sur un rapport sur le projet.
• Le cours magistral présente les notions décrites dans les objectifs d'un point de vue théorique.
• Le projet permet de mettre en pratique ces notions, en vérifiant un circuit électronique dans lequel des erreurs ont été volontairement insérées à la conception.

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A travers cet enseignement, 3 parties sont couvertes: (1) les fonctions fondamentales réalisées à l'aide de transistor MOS et bipolaire; (2) le principe de la contre-réaction, les différentes topologies et ses effets sur le gain, l'impédance d'entrée, de sortie, la bande passante; et (3) la méthode de compensation basée sur l'effet Miller d'un amplificateur.

La mise en pratique s'effectuera à travers l'analyse de l'AOP 741 (théorique et simulation) et la conception d'un amplifcateur CMOS (théorie, simulation)

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Ce cours offre une introduction à l’optoélectronique, en se concentrant sur les systèmes de communication par fibre optique. Les principaux thèmes abordés incluent :

• Fondamentaux des fibres optiques : Types de fibres optiques, mécanismes d’atténuation, dispersion et limitations de bande passante.

• Sources de lumière : Fonctionnement et caractéristiques des sources de lumière à jonction PN (DEL et diodes laser), y compris la modulation et l’efficacité.

• Photodétecteurs : Principes des photodiodes (PIN, APD), responsivité et mécanismes de bruit.

• Électronique d’amplification et de filtrage : Conception d’amplificateurs transimpédance (TIA), analyse du bruit et techniques de filtrage pour les récepteurs optiques.

• Bruit en photodétection : Sources de bruit (bruit de grenaille, bruit thermique, courant d’obscurité) et stratégies pour minimiser leur impact sur les performances du système.

• Considérations au niveau système : Intégration des composants dans des liaisons de communication par fibre optique, y compris les calculs de bilan de liaison et l’optimisation des performances.

Le cours combine des cours théoriques, des exercices pratiques et des séances de laboratoire pour renforcer les concepts et développer des compétences pratiques.

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Cette série de TP Optoélectronique comprend 5 expériences traitant des thèmes divers en télécommunications optiques et en métrologie optique. Les étudiants caractérisent les pertes optiques dans les composants fibrés (tels que fibres longues, isolateurs, atténuateur optique, etc) utilisées en télécommunications optiques en TP Opto 1. En TP Opto 2, on caractérise le temps de vol et la dispersion chromatique dans des fibres optiques, deux notions fondamentales de la propagation dans une fibre optique. Les étudiants manipuleront aussi, en TP Opto 3, les sources lumineuses (LED et diode laser) afin de caractériser leur réponse et leur profile de rayonnement. En TP Opto 4, les étudiants prennent en main un interféromètre à fibre optique afin de mesurer les déplacements d'une cible ou d'objet avec une résolution sub-micrométrique dans le contexte de la métrologie optique de précision. Enfin, les étudiants estimeront la bande passant d'un lien optique de télécommunications à base des différentes fibres optiques en TP Opto 5.

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• Conférences :

o    A. Dufour – CNES : Radiations et composants

o    N. Verdier– CNES : les programmes cubesat Nanolab Academy

o    J.L. Le Gal – CNES : Introduction à la mécanique spatiale

o    J.L. Le Gal – CNES : les outils d’ingénierie concourante CNES

•          CM : Système de contrôle d’attitude et d’orbite (SCAO)

o    Description des différents modes satellites (detumbling, pointage, suive, fin de vie)

o    Description des actionneurs : roue à inertie, magnetocoupleurs

o    Description de l’Architecture de nanosatellite (plateforme, charge utile, partie mécanique)

o    Notions de mécanique spatiale :

§  Orbites

§  Systèmes de coordonnées : équatorial, écliptique, géocentrique, terrestre, orbital, satellite, instrument

§  Représentation d’attitude du satellite :

·         matrice MCD, Angles d’Euler, quaternion

·         Attitude du satellite : modèles cinématique et dynamique, couples perturbateurs

·         Simulateur d’attitude : jumeau numérique

o    Modélisation des actionneurs

o    Contrôleurs PID

o    Loi de commande à partir de la description en quaternion

•   Projet cubesat :

o    Utilisation des outils d’analyse concourante du CNES :

§  IDM-CIC : contruction d’un jumeau numérique, extraction de données (masse, inertie, consomation

§  Simu-CIC, IDM-View, VTS, STELA : Choix d’orbite en fonction des besoins mission (éclairement vs consommation, durée de vie en orbite, attitude du satellite pour réaliser la mission, temps de visibilité station sol, volume de donnée)

o    Développement d’un propagateur d’attitude en orbite sous Simulink

o    Mise en œuvre d’un mode de contrôle d’attitude à partir de MTQ et de roue à réaction : detumbling, pointage sol

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Cours Magistral (M.F. Foulon – Thales Alenia Space) : Description de la mission METOP 5G et dimensionnement de l’architecture système du satellite à partir de l’analyse de besoin satellite

BE dimensionnement : 

                        o    Extraire les caractéristiques de linéarité d’un équipement (TWTA) à partir de données mesurées (IP3, C/I, Psat, OBO, IBO, PAE, caractéristiques AM/AM, AM/PM, consommation, dissipatino)

o    Etablir un modèle de simulation non linéaire d’équipement à partir des données extraites

o    Comprendre les effets du bruit et des non linéarités sur les performances des systèmes.

o    Concevoir une architecture de chaine de conversion de fréquence selon deux modes de fonctionnements distincts : FGM (Fixed Gain Mode) et ALC (Automatic Level Control)

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1 semestre de 12 séances interactives et hebdomadaires.

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Développer ses compétences en communication professionnelle en effectuant des tâches de communication courantes, écrites et orales, en langues étrangères autre que l'anglais.

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Les cours d'éducation physique et sportive sont répartis sur 4 semestres et comprennent 80 heures de formation en présentiel au maximum. Ils sont organisés par le département d'éducation physique et sportive de l'INP (Département d'Éducation Physique et Sportive, DEPS-INP), qui propose également  la participation à de nombreux tournois et événements universitaires. Il existe une association sportive étudiante dynamique qui propose un large éventail d'activités tout au long de l'année scolaire. 

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M1 Leadership 1 : Gestion des conflits    

Session 1 : Introduction à la gestion des conflits 
Session 2 : Processus de gestion de la communication 
Session 3 : Négociations 
Session 4 : Conflits entre cultures 1 
Session 5 : Conflits entre cultures 2 
Session 6 : Jeux de rôles.

M1 Leadership 2 : Jeu d'entreprise en comptabilité managériale  

A l'issue du module, les étudiants auront : 

● s'être familiarisés avec un certain nombre de concepts clés de l'entreprise (recrutement/RH, 
gestion/finance, marketing/communication, etc ;)
● ont travaillé en équipe et en tant que leaders pour prendre des décisions commerciales stratégiques complexes 
en respectant les contraintes, les délais, les objectifs, etc ;
● mesuré l'impact de leurs décisions sur les performances de l'entreprise.

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Une initiation à l'entrepreneuriat est proposée à tous les étudiants au cours du semestre 5, dans le cadre des semaines CMS consacrées au développement de carrière, sous la forme d'une journée d'initiation aux compétences entrepreneuriales créatives organisée en collaboration avec la formation à l'entrepreneuriat Ecrin de l'université de Toulouse. La formation EO comprend des sessions spécialisées sur des thèmes liés à l'entrepreneuriat et la participation à des événements sur l'entrepreneuriat proposés par différents acteurs.

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À la fin du module Finance, les étudiant.e.s auront : 

• identifié les principes fondamentaux de la finance d'entreprise
• analysé les raisons qui sous-tendent les principales décisions financières des entreprises et 
• acquis une meilleure compréhension de ce qui constitue la mentalité de la finance d'entreprise. 

À la fin du module Stratégie, les étudiant.e.s auront :

• exploré la boîte à outils stratégique pour les managers
• identifié et appliqué les principaux outils stratégiques 
• appliqué les outils stratégiques à des cas concrets.

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