Sous-systèmes actifs AFSIW pour télécommunication spatiale

AFSIW Active Subsystems for Space Telecommunication

• Auteur / Autrice : Antonin Arnaud
• Direction : Anthony Ghiotto
• Type : Projet de thèse
• Discipline(s) : Electronique
• Date : Inscription en doctorat le 28/01/2025
• Etablissement(s) : Bordeaux
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale des sciences physiques et de l'ingénieur
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Laboratoire de l'Intégration du Matériau au Système
• Partenaire(s) de recherche : Equipe de recherche : Circuits et Systèmes Hyperfréquences (CSH)

Mots clés

Mots clés libres

Afsiw

Guide

Amplificateurs

Spatial

Telecommunication

Afsiw

Guide

Amplifiers

Space industry

Telecommunication

Résumé

Le spatial est en pleine effervescence avec le développement du New Space et l'entrée de nouveaux acteurs privés et étatiques. Le spatial représente un enjeu économique et de défense de plus en plus important, ce qui a été particulièrement évident ces dernières années. Parmi les applications spatiales, les télécommunications constituent le segment économique le plus significatif. Les satellites de télécommunication permettent de se passer d'infrastructures lourdes au sol et de couvrir l'ensemble du globe. Ce domaine a pris une ampleur considérable avec le développement des constellations, nécessitant le développement de technologies de plus en plus intégrées et compétitives, tant au sol qu'en vol, tout en restant performantes. Pour garantir la performance des applications de télécommunication spatiales, les front-end RF utilisent souvent des circuits implémentant des guides d'ondes rectangulaires. Bien que très performants, ces derniers ne sont pas souhaités en raison de leur coût et de leur encombrement. Alternativement, les technologies planaires telles que les microstrips, coplanaires ou striplines permettent une forte intégration, mais présentent trop de pertes pour atteindre les performances attendues. De plus, la montée en fréquence, dans le but de fournir des débits de données plus élevés et d'adresser de nouvelles bandes de fréquence en raison de l'engorgement des bandes basses, concerne également les satellites de télécommunication. Une part importante du marché des circuits pour applications spatiales se concentrer sur les bandes Ku, Ka, Q et V. Afin de répondre aux attentes du New Space, il est crucial de proposer des solutions performantes, fortement intégrées et à faible coût. Dans le cadre de cette thèse, nous proposons de travailler sur la conception de sous-systèmes actifs intégrés utilisant la technologie émergente AFSIW (Air-Filled Substrate Integrated Waveguide), incluant des filtres, des diviseurs/combineurs, des détecteurs et des sous-systèmes d'amplification en bande Ka. La conception de ces fonctions sera réalisée afin de tirer parti de la co-intégration des structures AFSIW avec les technologies planaires conventionnelles, ainsi que de la constitution matérielle de l'empilement PCB, afin d'optimiser globalement les sous-systèmes actifs (coût et performance).

The space sector is booming with the development of New Space and the entry of new private and state players. Space represents an increasingly important economic and defense issue, which has been particularly evident in recent years. Among space applications, telecommunications constitute the most significant economic segment. Telecommunications satellites make it possible to do without heavy ground infrastructure and to cover the entire globe. This field has grown considerably with the development of constellations, requiring the development of increasingly integrated and competitive technologies, both on the ground and in flight, while remaining efficient. To guarantee the performance of space telecommunications applications, RF front-ends often use circuits implementing rectangular waveguides. Although very efficient, these are not desired due to their cost and size. Alternatively, planar technologies such as microstrips, coplanars or striplines allow high integration, but have too many losses to achieve the expected performances. In addition, the frequency upscaling, in order to provide higher data rates and to address new frequency bands due to the congestion of low bands, also concerns telecommunication satellites. A significant part of the market of circuits for space applications is focused on the Ku, Ka, Q and V bands. In order to meet the expectations of the New Space, it is crucial to propose efficient, highly integrated and low-cost solutions. In the framework of this thesis, we propose to work on the design of integrated active subsystems using the emerging AFSIW (Air-Filled Substrate Integrated Waveguide) technology, including filters, dividers/combiners, detectors and Ka-band amplification subsystems. The design of these functions will be carried out in order to take advantage of the co-integration of AFSIW structures with conventional planar technologies, as well as the material constitution of the PCB stack, in order to globally optimize the active subsystems (cost and performance).