Semestre 9 - PArcours SYStèmes COMmunicants (SYSCOM)

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I- Etalon de longueur en électromagnétisme

II- Analyse électromagnétique des structures multi-échelles

II-1 Limites des méthodes numériques conventionnelles pour l'analyse électromagnétique

des structures à échelles multiples

II-2 Approches itératives pour l’analyse électromagnétique de structures multi-échelles

II-3 Descripteurs électromagnétiques fondamentaux des structures multi-échelles

III- Application à la conception de dispositifs électromagnétiques

                III-1 Antennes multi-bandes

III-2 Antennes miniatures

III-3 Surfaces sélectives multi-fréquentielles

III-4 Filtres microondes sélectifs

III-5 Miroirs électromagnétiques multi-bandes

III-6 Treillis électromagnétiques

IV- Application à l’analyse de la  diffraction électromagnétique de structures naturelles  

IV-1 Rétrodiffusion de surfaces rugueuses

IV-2 Rétrodiffusion de la surface de la mer

IV-3 Rétrodiffusion d’un couvert végétal

IV-4 Rétrodiffusion de roches poreuses

VI- Perspectives technologiques dans le domaine de la conception et de la réalisation de dispositifs

multi-échelles

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Le module se compose de deux parties :

            • une séance de présentation de la problématique de modélisation multiphysique et des méthodes numériques,

            •  des séances de BE traitant l'apprentissage du logiciel de simulation multiphysique COMSOL Multiphysics, en terminant par la conception d'un applicateur hyperfréquence en cavité résonante métallique, et la simulation des performances hyperfréquences et thermiques

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I- Electromagnétisme à l’échelle nanométrique

II- Onde de probabilité

                II-1 Définition et premières élaborations

II-2 Premiers principes de la mécanique ondulatoire

II-3 Phénomènes d'interférence des ondes de probabilité et les relations d'incertitude 

II-4 Equation de Schrödinger pour une particule chargée dans un champ électromagnétique

harmonique classique

III- Particule chargée dans un champ électrostatique

III-1 Barrière de potentiel

III-2 Effet tunnel

III-3 Puits de potentiel

IV- Applications électromagnétiques

                IV-1 Microscopie électronique

                IV-2 Imagerie par résonance magnétique

                IV-3 Nanoantennes

IV-4 « Radar quantique »

V-Perspectives en nano-électromagnétisme

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I. Représentation symbolique des sources modales de champ électromagnétique 

           I-1- Générateur de Thevenin pour la modélisation d’une source modale de champ électrique

       I-2- Générateur de Norton pour la modélisation d’une source modale de densité de courant

II- Formulation et résolution des problèmes aux limites avec des sources modales de champ électromagnétique

        II-1- Schéma équivalent de dispositifs HF excités par des sources modales

     II-2- Formulation du problème aux limites à partir des lois de Kirchhoff et d’Ohm

    II-3- Résolution numérique du problème aux limites

         II-4- Extraction d’un circuit électrique équivalent de dispositifs HF

III- Applications 

      III-1- Inductance équivalente d’un trou métallisé dans une ligne microruban

     III-2- Impédance d’entrée d’une cavité en guide rectangulaire métallique et creux

    III-3- Circuit équivalent d’un saut de largeur en ligne microruban

V- Perspectives dans le domaine de la modélisation électromagnétique de structures guidantes par des circuits électriques équivalents

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Il s’agit d’une introduction à des applications industrielles de systèmes lasers.

Le cours est basé sur l’introduction de principes physiques (temps de vol, interférométrie, triangulation,...), sur leurs avantages / inconvénients respectifs et donc l’analyse critique et comparative de leurs limites.

Des exemples de dispositifs commercialisés sont présentés ainsi que de très nombreux cas d’application dans des secteurs aussi variés que l’aéronautique & l’espace, l’environnement, le biomédical, la métallurgie & la mécanique, l’automobile,…

Partie Capteurs microondes

1. Sondes électromagnétiques : analyse électromagnétiques des sondes – modèles en schéma électrique – caractéristiques des sondes E et H – analyse des sondes de références – conception des sondes

2. Instruments standard de mesure RF et hyperfréquence : Rappels théoriques d'analyse spectrale et d'analyse de dipôles et de quadripôle en terme des paramètres S – Schéma bloc des instruments standard et réseaux – principaux caractéristiques des analyseurs de spectre et des réseaux – choix des instruments en fonction des applications

3. Applications : caractérisations des sources, composants et dispositifs RF et hyperfréquence à travers l'utilisation des sondes et des analyseurs de spectre et de réseaux (exemples : générateur RF en mode CW /pré-amplificateurs /sondes magnétiques/sondes électriques/coupleurs directionnels (version guides d'ondes/version planaires)/système de couplage inductif, etc)

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Ce cours présente les dernières évolutions pour les systémes optoélectroniques dans le domaine des hautes fréquences avec un focus sur les applications télécos courtes distance telles que la norme 10Gb ethernet. La modélisation des composants essentiels à ces systèmes : diode laser, photodiode, modulateur électro-optique, etc. est présentée en détail. La conception de circuits dédiés à la modulation haute-fréquence des diodes laser et à l’amplification des signaux photodétectés est permet d’envisager dans une approche système la conception d’une système de communication dans le domaine GHz.

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1)                  Généralités sur IoT: Histoire et évolution – architecture – applications

2)                  Données dans IoT : Codage – Modulation – Intégrité des données – Sécurité des données  – choix en fonction des applications

3)                  Exemple des systèmes IoT : NFC (Fréquence/portée/application – Standards NFC – Exemple ISO/IEC14443 – Solutions proposées par NXP)

4)                  Couche physique et exemples de conception électronique : circuit de couplage inductif pour applications HF – problématique d'alimentation des tags passifs – adaptation  d'antenne – bilan des puissances

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    • Caractéristiques des guides d'ondes métalliques

     • Cavités résonantes et résonateurs électromagnétiques

     • Filtres Hyperfréquences en guides d'ondes métalliques

     • Transition en guides d'ondes/transformateur d'impédance

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I- Réseaux phasés: définition et objectifs visés

II- Facteur de réseau : hypothèses et définition

III- Réseaux d’antennes à amplitudes uniformes et à phase progressive

                III-1 Définition

III-2 Conception et descripteurs fondamentaux dans l’hypothèse des « grands réseaux »

IV- Réseaux d’antennes à amplitudes non uniformes

                IV-1 Définition

IV-2 Conception et descripteurs fondamentaux d’un réseau binomial

IV-3 Conception et descripteurs fondamentaux d’un réseau de Dolph-Tschebyscheff

V- Perspectives dans le domaine des réseaux d’antennes

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Cet enseignement présente différentes antennes utilisées dans le domaine spatial.

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Cet enseignement présente la compatibilité électromagnétique à basses et hautes fréquences, les méthodes de modélisation des problématiques de couplages et de blindages dans les systèmes électroniques.

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Cet enseignement est dispensé par plusieurs intervenants extérieurs sur la thématique des systèmes embarqués spatiaux. Les sujets sont divers et peuvent inclure

- l’espace durable
- les antennes pour les smallsats
- les technologies hyperfréquences embarquées sur satellites
- les effets radiatifs sur les équipements avioniques

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Cet enseignement traite des amplificateurs microondes présents dans les chaînes hyperfréquences (> 1 GHz) permettant de générer des puissances élevées (> 1 W). Ces circuits peuvent être utilisés dans de nombreuses applications notamment défense, radar, télécommunications, science, médical, four, GPS.

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1. qualification des aéronefs en champs forts
2. qualification des aéronefs en foudre

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• Causes des affaiblissement des ondes électromagnétiques

            • Modèle des écrans diffractant.

            • Propagation multi trajets en présence des surfaces planes/courbées

            • Propagation troposphérique

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Le Champ électromagnétique rétrodiffusé par une antenne quelconque sera analysé via  la  Matrice de diffusion d’une antenn, puis la  Rétrodiffusion électromagnétique d’une antenne chargée par une impédance quelconque pour aboutir à la notion de Surface Equivalente Radar d’une antenne quelconque. Le Mode de diffusion électromagnétique d’antenne et de structure sera également présenté.

Plusieurs applications seront traitées: la Furtivité et le masquage électromagnétique; le leurrage électromagnétique. Les étiquettes RFID seront abordées ainsi que les Capteurs passifs et sans fil. Des Perspectives dans le domaine de l’analyse électromagnétique de la diffraction sont présentées.

Une fois l'objet caractérisé. Le principe de fonctionnement d'un radar est présenté ainsi que les architectures électroniques permettant de caractériser des paramètres comme la distance, la vitesse ou la Surface Equivalente Radar de l'objet considéré. Le principe d'émulateur de cible radar est également évoqué.

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Dans ce projet, les étudiants seront amenés à concevoir à partir de composants disponibles autour des fréquences Wifi (2.45GHz) un radar dont l'objectif de détection est imposé. Ils seront amenés à choisir leur architecture électronique, la tester en simulation avant de mettre en oeuvre le radar et le tester en conditions réelles.

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Cours de S. George, Thales Alenia Space :

• Information générales sur les satellites:
  • Les missions satellites
• Architecture des charges utiles de télécommunications:
  • Équipements
  • Technologies
• Évolutions futures : Charges utiles flexibles
  • Impact sur les équipements et technologies

BE d'application :

• Développement de l'architecture d'une charge utile satellite à partir de composants COTS (Components On The Shelf) devant répondre à des critères de : gain, figure de bruit et linéarité

• Conception d'une équipement (VGA : Voltage Gain Amplifier) en technologie MMIC à 12GHz.

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• CM 1 : Des semiconducteurs aux transitors RF – Sébastien Delcourt – THALES ALENIA SPACE

• CM 2 : des transistors aux MMIC – Sébastien Delcourt – THALES ALENIA SPACE

• CM3 : Conception MMIC – Fabrice Delahaye – THALES ALENIA SPACE

• CM4 : Etude de cas : de l’antenne au MMIC - Fabrice Delahaye – THALES ALENIA SPACE

• Apprentissage par projet : Réponse à un cahier des charge industriel (LNA, LLA ou MLA)

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• MEMS : Qu'est ce que c'est?
• Application des MEMS dans les domaines :
  • Optique
  • Mécatronique
  • Médical
  • RF
• Notions de technologie salle blanche
• Modèle mécanique du MEMS :
  • Modèle Statique
  • Modèle Dynamique
• Modélisation RF du MEMS
• Exemple de procédure de conception d'un MEMS-RF

Projet d'application : Conception d'un système RF accordable utilisant un MEMS en bande V (60GHz)

• Mise en œuvre d'un modèle électromagnétique de MEMS (HFSS)
• Extraction du modèle électrique (ADS) et mise en application d'un modèle paramétrique pour la conception de filtre passe-bande accordable de 60GHz à 40 GHz.
• Définition d'une fonction accordable à imaginer, mettre en oeuvre et valider par la simulation.

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Approximation variationnelle de problèmes aux limites
Etude de l’existence et l’unicité de la solution
 Notions sur la théorie spectrale des opérateurs

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Introduction aux Méthodes intégrales, en particulièr  de frontière, pour les résolutions des équations de Maxwell :

o   fonction de Green et  formulations intégrales

o   Eléments finis de frontières

o   Méthodes des moments : Différentes formulations en espace libre EFIE, MFIE, CFIE

o   Autre formulations

  BE : Développement en langage Fortran de la solution par équations intégrales de frontières du problème de la diffraction par un obstacle métallique

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Ce cours présente les différents aspects des plasmas : la définition, leurs propriétés, leurs conditions de génération ainsi que leurs principales applications.

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Enseignement spécifique pour approfondir son anglais scientifique.

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- analyser et synthétiser efficacement de façon à mieux communiquer oralement et à l’écrit, à propos de thèmes suivants : réussir son entretien de recrutement en présentiel en distanciel, les speed net working, le marché de l’emploi, le développement des starts up les codes du recrutement, point sur les outils du recrutement, utilisation de LINKEDIN, négocier son contrat de travail, son salaire, l’intérêt de l’expatriation…

- apprendre à mieux se connaître (ses points faibles et ses points forts) afin de mieux communiquer.

METHODE

- apports théoriques,  «Communication écrite, orale», et «Bien démarrer sa vie professionnelle»

- mise en situation, avec la présentation orale (diaporama) et écrite d’un sujet en lien avec le recrutement,

- connaissance de soi, pédagogie inversée, développement du leadership, accompagnement adapté.

EVALUATION DES ETUDIANTS 

Elle portera sur la réalisation d’exercices concernant : la rédaction d’un CV et d’une lettre de motivation efficaces, des simulations d’entretiens de recrutement, des présentations écrites et orales à propos des thèmes précisés ci-dessus.

ORGANISATION DES COURS 

Les cours « Insertion professionnelle » s’organisent ainsi, il y a un décloisonnement des enseignements, ils sont orientés vers la recherche de stage/emploi et la communication :

- des forums du recrutement et des carrières sont proposés,

- les cours et TD sont donnés durant le semestre 1 de l’année universitaire (bac +5),  soit 8 heures.

Ce calendrier est ponctué d’échanges par e-mail et en face à face avec l’enseignante, en fonction des besoins de l’étudiants.

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Projet visant à développer ses compétences en Entrepreneuriat. Développer l’esprit d’initiative et la créativité en concevant un projet entrepreneurial concret, depuis l’identification d’une opportunité jusqu’à la proposition de solutions innovantes. Acquérir les compétences de communication et de travail collaboratif nécessaires pour présenter, défendre et argumenter un projet devant un public académique et professionnel. Comprendre les bases de la planification et de la gestion de projet entrepreneurial, y compris l’analyse des besoins du marché, la faisabilité économique et l’impact sociétal potentiel. Évaluation : présentation orale du projet sous forme de pitch, individuelle ou en groupe, évaluant la clarté, la structuration, la pertinence des arguments et l’originalité de la solution proposée. 

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Projet visant à développer ses compétences en Entrepreneuriat.

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Il y a des Cours sur la gestion de projet pourvus par un industriel. 

Un sujet technique est proposé par un industriel aux étudiants. Ils ont donc une présentation du sujet en début de Corporate Project. Les étudiants s'auto-organisent pour répondre au cahier des charges et ils développent la solution technique dans ce cadre. Au cours du projet, un ou plusieurs points d'étape sont effectués avec l'industriel afin de valider / réorienter les choix de la solution technique et/ ou l'organisation du projet. En fin de corporate project, une soutenance présentant l'organisation du projet et la solution technique proposée est effectuée. 

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