Thèse Compar Compensation des Défauts dans des Réseaux d'Antennes à Balayage Électronique et dans les Front-Ends Rf Associés H/F

Doctorat.Gouv.Fr

Établissement : Université de Bretagne Occidentale École doctorale : École doctorale Mathématiques & Sciences et Technologies de l'Information et de la Communication en Bretagne Océane Laboratoire de recherche : Laboratoire des Sciences et Techniques de l'Information, de la Communication et de la Connaissance Direction de la thèse : Marc LE ROY ORCID 0000-0003-0458-0295 Date limite de candidature : 2026-05-15T00:00:00 Dans un contexte général de réseaux d'antennes à balayage électronique (AESA) de type phased array ou à commande hybride de dépointage, la proposition de thèse COMPAR s'articule autour d'une progression sur 3 niveaux pour réduire et compenser les défauts et vulnérabilités hardwares du front end RF à partir de reconfiguration logicielle et matérielle pour différentes applications. 1- Dans un premier temps, le-la doctorant-e s'appuiera sur des travaux en cours au Lab-STICC pour la compensation de défaut dans les systèmes radar. En effet, une étude en cours menée par équipe PIM a montré que l'apparition de certains défauts dans une chaine de réception RADAR pouvait être compensée pour réduire drastiquement l'erreur de positionnement de la cible en agissant sur la partie hardware, plus précisément sur des atténuateurs variables (DSA) et sur des déphaseurs. Le développement d'un mode dégradé pourra être étudié en se basant un modèle précis et complet de la chaîne de réception. 2- Puis, la thèse évoluera vers une adaptation de ce concept de mode dégradé aux antennes AESA de nouvelle génération pour des applications spatiales et terrestres et possiblement duales (défenses et civiles). L'utilisation actuelle de techniques de beamforming hybride dans les AESA est motivée par le besoin de réduire le coût et la consommation énergétique tout en conservant une flexibilité de dépointage proche de celle offerte par le tout numérique.
Dans une architecture hybride, le dépointage du faisceau est réparti entre un domaine analogique (déphaseurs/atténuateurs RF connectés à des sous-réseaux) et un domaine numérique. Cette structure intriduit une propagation de l'effet des pannes ou défauts : un défaut sur une chaîne RF (par exemple, un LNA, un élément rayonnant dégradés...) n'affecte pas seulement un élément, mais tout un sous-réseau. La compensation doit donc s'effectuer de manière conjointe sur les deux domaines. Les composants réglables analogiques (déphaseurs, VGAs) seront utilisés pour corriger les erreurs de phase et d'amplitude locales, tandis que des algorithmes dédiés seront mis en oeuvre pour compenser au mieux les pertes de gain globales et minimiser les dégradations du faisceau.
Le déploiement de ces approches de résilience est particulièrement critique dans des environnements où l'intervention humaine est impossible ou coûteuse comme les constellations de satellites (LEO : Low Earth Orbit) mais aussi certains systèmes déployés au sol (Radar de surveillance...). Pour les satellites LEO, le défi est amplifié par la mobilité extrême et les retards de propagation.
La thèse pourra explorer l'utilisation de compensation conjointe hardware/software en développant des algorithmes de beamforming (poids) dédiés garantissant une réponse rapide face à une défaillance matérielle soudaine. 3- Les systèmes d'antenne AESA pour les futurs réseaux de communication (e.g. 6G) intégreront potentiellement des fonctionnalités de détection et transmission combinée (JCAS/ISAC : Joint Communication and Sensing). Cette double fonctionnalité s'appuie sur des réseaux d'antennes spécifiques s'avérant a priori sensibles aux défauts et tolérances de fabrication et des composants du front-end et au couplage inter-éléments rayonnants. Le projet COMPAR visera à déployer des techniques d'augmentation de la résilience pour ces systèmes complexes en s'appuyant sur les approches développées préalablement. Le doctorant bénéficiera d'un accès au cluster de calcul du Lab-STICC UBO équipé de l'ensemble des logiciels nécessaire au déroulement de la thèse. La transversalité de l'équipe d'encadrement (équipe DH et équipe PIM du Lab-STICC) devra permettre de répondre aux multiples challenges ciblés dans cette étude.
Site Web de la plateforme Techyp : https://www.univ-brest.fr/plateforme-techyp/fr

Ce travail de thèse bénéficie à la fois de l'expérience de l'équipe DH dans la modélisation et le développement de composants RF du front-end et de réseaux d'antennes et sur l'expérience de l'équipe PIM issue de précédents projets pour faire de la compensation de défaut dans des systèmes RF de type RADAR. En effet, l'équipe PIM a montré que l'apparition de certains défauts dans une chaine de réception RADAR pouvait être compensée pour réduire drastiquement l'erreur de positionnement de la cible en agissant sur la partie hardware, plus précisément sur des atténuateurs variables (DSA) et sur des déphaseurs. Cette thèse cherche à accroitre le niveau de modélisation de la chaine RF, en ciblant tout particulièrement le domaine spatial et les communications inter-satellites et bord-sol dans un contexte de satellites en orbite basse (LEO). Une très grande fiabilité des systèmes d'antennes à bases AESA désormais déployés massivement est requise pour ce type d'application car aucune intervention humaine directe n'est possible et le cout de remplacement du satellite en défaut est considérable. Dans ce contexte, le projet COMPAR a pour objectif de développer et de déployer des techniques d'identification de défauts, d'analyse d'incertitude et de compensation de défauts pour améliorer la robustesse des antennes à balayage électronique et de leurs front-ends. Cette préoccupation a initialement été dédiée à des applications militaires avec pour objectif d'identifier et corriger les défauts en amont de la mission et aussi lors de la mission. Dans un contexte LEO, militaire et civil, cette compensation de défaut lors de la mission (en orbite) est également particulièrement recherchée, notamment de par le nombre élevé de satellites et de débris susceptibles de perturber le fonctionnement de l'AESA et de son front-end. Parmi les différents cas d'applications possibles, une compensation dynamique d'un réseau d'antennes comportant des éléments (ou sous-réseaux) complétement ou partiellement défaillants constituera une priorité. Dans ce contexte, l'existence d'un mode dégradé garantissant un niveau minimum de performance sera notamment étudié pour améliorer la résilience globale du système. De nombreuses études sont en cours pour intégrer de nouvelles fonctionnalités dans les futurs réseaux de communication. Les systèmes d'antennes devront, par exemple, permettre l'utilisation de fonctionnalités de détection et transmission simultanée (JCAS/ISAC : Joint Communication and Sensing). Les architectures à l'étude pour répondre à ces besoins se révèlent sensibles à différentes tolérances de fabrication et d'autres paramètres incertains. Améliorer la robustesse et la capacité de résilience de ces systèmes constituent un des enjeux forts du projet COMPAR. Les retombées potentielles du projet COMPAR ciblent différents domaines d'applications duales et répondent à des enjeux industriels (résilience des systèmes déjà déployés ou lors de l'utilisation) et aussi de souveraineté (résilience et compensation de défauts de systèmes AESA dans le domaine de la défense et de l'espace).