PhD offer: Design of a very high-resolution imaging radar in W band for crowd monitoring: hardware and software issues

Context

Nowadays, mm-wave scanners already installed in some airports and used during the checking before boarding, only control one person at a time with a protocol which is not compatible with the monitoring a flow of moving people. Optical cameras cannot perform this control and a systematic body check is not really feasible. Such a system requires the design of very high-resolution millimeter wave radar that does not exist yet.

Description

The goal of this PhD thesis, available at the Laboratoire d’Electronique, Antennes et Télécommunications (LEAT, UMR7248, CNRS – Université Nice Sophia Antipolis)  , is to design very high-resolution imaging radar, which could be used for a wide range of monitoring issues. Among possible applications, we give a focus on the real-time monitoring of a flow of people crossing an access point (i.e. entrance of a public establishment, a concert hall, a stadium, …).

Others informations can be found in this document.

More details will be provided during the interview of the candidate.

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Offre de thèse : Codage par métasurfaces pour la manipulation de faisceaux

Contexte

Proposé au début du 21 ème siècle, le concept de métamatériau a introduit de nouvelles perspectives pour le contrôle de la propagation des ondes1. Basés sur l’utilisation de motifs résonants sous longueur d’onde, les métamatériaux peuvent être appréhendés comme des milieux effectifs caractérisés par des paramètres constitutifs (permittivité et perméabilité) pouvant prendre des valeurs très supérieures ou très inférieures à l’unité, voire négatives. Cette propriété s’est avérée prometteuse pour plusieurs domaines d’application dont l’imagerie, le contrôle de la polarisation et du rayonnement d’antenne et l’absorption des ondes électromagnétiques. Plus récemment, l’intérêt s’est focalisé sur les métasurfaces pour lesquelles la structuration sous-longueur d’onde est agencée suivant un plan. À fonctionnalité équivalente, les métasurfaces offrent plusieurs avantages par rapport aux métamatériaux volumiques. Sur le plan physique, en limitant la pénétration de l’onde électromagnétique à de faibles épaisseurs, il est possible de diminuer l’influence des pertes inhérente à l’interaction avec des inclusions résonantes. Sur le plan pratique, les métasurfaces sont basées sur des arrangements planaires de motifs, ce qui est compatible avec les procédés de fabrication utilisés à la fois dans les technologies optiques (couches minces) et radiofréquences (circuits imprimés). Le contrôle de la réfraction d’une onde au moyen d’une métasurface exploite la loi de Snell-Descartes généralisée qui relie le chemin
électromagnétique à une variation de phase dans le plan de la structure2. De nombreux auteurs ont proposé des ingénieries de cette variation de phase sous forme de gradients pour les domaines de l’optique3et des micro-ondes4.

Une autre alternative consiste à agencer la métasurface sous la forme d’une matrice de pixels à deux dimensions. Dans le contexte d’une logique binaire, les états logiques « 1 » et « 0 » se distinguent par deux valeurs de phase à la réflexion qui diffèrent de 180°. Les prémices de cette approche sont décrites dès 2007 avec une structuration sous forme d’échiquier5qui a connu des améliorations récentes6. La notion de codage par métasurfaces a été généralisée par T. J Cui7 et constitue une concrétisation importante des métamatériaux numériques conceptualisés par N. Engheta8.

Description

Le principal objectif de cette thèse est de tirer parti de ces nouvelles perspectives du codage par métasurfaces pour la réduction de la Section Équivalente Radar (SER) dans le domaine des ondes décimétriques et centimétriques. À l’occasion de précédents travaux, nous nous sommes concentrés sur la conception et la caractérisation expérimentale de métasurfaces absorbantes en configurations périodique9 ou désordonnée10 exploitant des modes de résonance magnétique. Pour cette nouvelle étude, l’approche est différente car l’agencement de pixels dans le plan est destiné à réorienter le faisceau incident dans une ou plusieurs directions hors menace. Pour cette application, il peut être pertinent de considérer non seulement des structurations périodiques mais également apériodiques11. Cette possibilité de réorientation d’un faisceau incident présente également un intérêt dans le domaine des télécommunications militaires tactiques. Cette seconde application pourra également être considérée dans le cadre de cette thèse en mettant notamment l’accent sur les possibilités de configurabilité par programmation offertes par ces métasurfaces numériques.

1 E. Lheurette, Metamaterials and Wave Control, ISTE-Wiley (2013).
2 N. Yu, P. Genevet, M.A. Kats, F. Aieta, J.-P. Tetienne, F. Capasso, and Z. Gaburro, Science 334, 333 (2011).
3 Z. Li, Z. Palacios, E, S. Butun, and K. Aydin, Nano Lett. 15, 1615 (2015).
4 S. Maci, G. Minatti, M. Casaletti, and M. Bosiljevac, IEEE Antennas Wirel. Propag. Lett. 10, 1499 (2011).
5 M. Paquay, J.-C. Iriarte, I. Ederra, R. Gonzalo, and P. de Maagt, IEEE Trans. Antennas Propag. 55, 3630 (2007).
6 A.Y. Modi, C.A. Balanis, C.R. Birtcher, and H.N. Shaman, IEEE Trans. Antennas Propag. 65, 5406 (2017).
7 T.J. Cui, S. Liu, and L. Zhang, J. Mater. Chem. C 5, 3644 (2017).
8 C. Della Giovampaola and N. Engheta, Nat. Mater. 13, 1115 (2014).
9 N. Fernez, L. Burgnies, J. Hao, C. Mismer, G. Ducournau, D. Lippens, and E. Lheurette, IEEE Trans. Microvave Theory Tech. (To be published).
10 J. Hao, R. Niemiec, L. Burgnies, E. Lheurette, and D. Lippens, J. Appl. Phys. 119, (2016).
11 T.-J. Cui, S. Liu, and L.-L. Li, Light Sci. Appl. 5, e16172 (2016).

Établissement

Université de Lille, IEMN (Villeneuve d’Ascq)

Type de financement

Allocation DGA

Profil du candidat

Le candidat devra être titulaire d’un master en physiques appliquées ou diplômé d’une école d’ingénieur et posséder des compétences théoriques et expérimentales dans le domaine des
ondes électromagnétiques. La nature du financement restreint les candidatures aux nationalités de l’Union Européenne.

Le dossier de candidature doit être transmis à la DGA avant le 27 avril 2018.

Contact

Éric LHEURETTE
eric.lheurette@iemn.univ-lille1.fr
+33 3 20 19 79 03

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Offre de thèse : Méthode de détection et de reconnaissance d’attaques cybernétiques par une surveillance multi-couches

Contexte

Les évolutions en cours dans le domaine des transports accordent un rôle de plus en plus important aux communications sans fils. Ces communications sans fils peuvent s’établir entre les véhicules, entre les véhicules et les infrastructures ou encore pour des services aux usagers. De nombreux projets s’appuient sur ces technologies sans fils pour optimiser les transports de demain et améliorer le confort et les services aux usagers. Parallèlement, la présence de terminaux au cœur des véhicules peut constituer des points de pénétration dans les systèmes de transport pour y mener des actions malveillantes et nuire à leur fonctionnement.

Ce travail s’inscrit ainsi dans la surveillance des signaux en présence pour y déceler des actions critiques. Les signaux auxquels nous nous intéressons peuvent être des signaux EM échangés entre les terminaux de communication et des flux de données circulant sur la couche liaison de données. L’idée est d’identifier des indicateurs d’attaques pertinents, construits à partir de la surveillance simultanée de ces deux couches et d’élaborer des techniques de classification permettant de qualifier les attaques en présence.

Ce sujet met en jeux plusieurs compétences (interférences et environnement EM, techniques d’acquisition, traitement du signal, méthodes de classification, systèmes de communication, informatique et systèmes adaptatifs). Ainsi, l’équipe encadrante est composée de 3 personnes présentant des compétences complémentaires pour couvrir les différents domaines cités.

Description

Ce travail de thèse, proposé par le Laboratoire Électronique Ondes et Signaux pour les Transports (LÉOST, Université de Lille) s’inscrit dans la suite ou la complémentarité des travaux menés par l’IFSTTAR dans les projets SECRET (EU), X2Rail (EU) et SECOURT (ELSAT2020). Il s’agit de renforcer notre place dans ce domaine et de consolider nos collaborations autour de ce sujet.

Vous trouverez d’autres informations complémentaires :

Contact

Directeur de thèse
Anthony FLEURY (IMT Douai, Département Informatique et Automatique)
anthony.fleury@mines-douai.fr
 
Co-directeur de thèse
Virginie DENIAU (Ifsttar, COSYS-LEOST)
virginie.deniau@ifsttar.fr

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Offre de thèse : Diffusion de la lumière induite par des nano-hétérogénéités dans les fibres optiques

Contexte

Ce projet de thèse DGA-Inria s’inscrit dans le cadre d’une collaboration entre l’équipe-projet Nachos du centre de recherche Inria Sophia Antipolis-Méditerranée et l’équipe Fibres optiques de l’Institut de Physique de Nice.

Description

L’objectif général de ce projet de thèse est l’étude des phénomènes de diffusion de la lumière induits par des nano-hétérogénéités dans les fibres optiques, et plus particulièrement de l’influence du degré d’hétérogénéité. La mesure expérimentale ne permettant d’accéder qu’à une information partielle sur ces phénomènes, le recours à la modélisation et la simulation numérique s’impose pour caractériser de façon plus détaillée la propagation d’une onde électromagnétique dans un cœur de fibre optique nanostructuré, le but ultime étant d’obtenir des informations quantitatives permettant d’adapter la procédure de fabrication de ce type de fibre optique pour optimiser leur efficacité en transmission de l’information. Ce projet de thèse comportera donc un volet principal portant sur la théorie et la simulation numérique des phénomènes d’interaction lumière/matière dans un cœur de fibre nanostructuré. Plus précisément, il s’agira de mettre au point une nouvelle méthodologie numérique permettant de rendre compte des effets de diffusion de lumière induite par la présence de nanoparticules dans le cœur de fibres optiques en considérant deux régimes de nano-hétérogénéité :

  1. Dans un premier temps, on considérera le cas de fibres modérément hétérogènes et on adaptera et exploitera une méthodologie numérique existante, du type Galerkin discontinu, pour étudier les pertes par diffusion de la lumière, en lien avec différents paramètres de caractérisation (comme la polydispersité en taille). On évaluera notamment la pertinence (et donc, les limites d’applicabilité) de cette approche méthodologique suivant le degré d’hétérogénéité.
  2. Dans un second temps, on étudiera plus précisément le cas des fibres très hétérogènes avec en point de mire les fibres aléatoires. Il s’agira ici d’étudier les conditions menant à l’amplification du signal, là encore en fonction de paramètres de caractérisation. Pour modéliser et simuler avec précision et efficacement ce type de configuration, on cherchera à mettre au point une nouvelle variante de la méthodologie considérée pour le cas de fibres modérément hétérogènes, afin de prendre en compte le caractère multiéchelles prononcé du fait de l’hétérogénéité.

Cette méthodologie sera alors exploitée pour étudier des questions telles que l’influence de la fraction volumique des nanoparticules et de la polydispersité en taille sur les pertes optiques. Des études paramétriques seront réalisées nécessitant la réalisation de simulations numériques mettant en jeu une diversité de configurations géométriques de fibres. Pour cela, un outil de génération automatique de configurations géométriques sera développé qui permettra notamment d’explorer des intervalles de valeurs de la fraction volumique des nanoparticules d’une part, et de diamètre des nanoparticules (polydispersité en taille) d’autre part.

Vous trouverez d’autres informations complémentaires dans ce document.

Contact

Stéphane LANTERI
stephane.lanteri@inria.fr

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PhD offer: Mechanobiology assisted by Surface Acoustic Wave (SAW) for medical diagnosis assistance

Context

Mechanobiology is an emerging field of science at the interface of biology and engineering. A major challenge in this field is the understanding of mechanotransduction, i.e. the molecular mechanisms by which cells sense and respond to mechanical signals. This physical interaction will modify the mechanical properties of cells and tissues, which contribute to the development of the cell, its differentiation and to the development of the disease. Hence, cell’s viscosity and elasticity are important parameters that must be characterized.

S.U. Senveli et al. conducted the most recent work in the field of surface acoustic wave (SAW) biosensors for the characterization of tumour cells. They also managed to differentiate tumour cells in terms of elasticity modulus. Moreover, we can note, the work of Stamp et al. which demonstrated that dynamic stimulation of bone tumour cells (SaOs-2) with 159 MHz (Rayleigh-SAW) ultrasound accelerates the tissue healing process by stimulating cell migration and growth.

SAW appear to be a relevant and promising characterization method for the field of mechanobiology and for future medical treatments.

Description

This PhD offer is available at the Institut Jean LAMOUR (UMR 7198), University of Lorraine – CNRS, Micro et Nanosystems Team – Campus ARTEM, NANCY (ijl.univ-lorraine.fr).

All information about objectives and required skills can be found in this document.

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Offre de thèse (CIFRE) : Étude d’antennes à déphasage mécanique pour des applications spatiales

Contexte

Au sein de la Direction Technique Ingénierie de l’Avion et des Emports à Dassault, le service EMIR (ElectroMagnétisme et InfraRouge) a pour mission principale de conduire les études dans le domaine de la furtivité et du rayonnement. L’accès Internet à bord d’un avion d’affaire peut s’effectuer uniquement à l’aide de liaisons SATCOM. Afin d’établir la communication entre l’avion et le satellite, on emploie de préférence des antennes réseau à grand gain.

Description

Le projet proposé par l’Institute of Electronics and Telecommunications of Rennes (IETR), UMR CNRS 6164 et la société Dassault Aviation vise à proposer et étudier de nouvelles topologies de dépointage du faisceau par des méthodes mécaniques inspirées de l’optique géométrique. Les travaux seront menés en bande Ka (aux alentours de 20 GHz-30 GHz) et comportera trois grandes phases :

  • Phase 1 : Etat de l’art et sélection de la technologie antennaire,
  • Phase 2 : Conception, réalisation et validation de la technologie retenue,
  • Etape 3 : Réalisation et optimisation des performances d’un démonstrateur final.

Toutes les informations à propos de la formation et des compétences requises sont disponibles dans ce document.

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PhD offer: Novel antenna architectures for high speed wireless at 300 GHz

Context

A more efficient use of the available spectrum does not suffice to reach the bandwidths (BWs) of several tens of GHz required by future wireless systems. Thus, the use of the 275-350 GHz frequency range is the key to enable ultra-large BW wireless, owing to the following advantages: a) it has not yet been allocated; b) it presents atmospheric attenuation windows, which enable mid-range links and small cell deployment; c) the short wavelengths favor integration and packaging; and d) THz links are less susceptible than optical wireless to air turbulence and humidity, fog, smoke, and rain.

The main challenge in THz wireless communications consists in designing low-profile high-gain antennas efficiently coupled to continuous-wave THz sources at room temperature, to compensate for the propagation loss. Moreover, appropriate radiation patterns must be tailored for the antennas according to the needs of each THz wireless system.

The carrier in the transmitter will be generated using optical heterodyning by mixing two optical wavelengths on a photodiode, which presents an output electrical signal in the THz range, equal to the wavelength spacing of the two optical tones. This photonic approach is particularly convenient for communications due to its wide bandwidth, tunability and stability. It also allows one to stablish a direct bridge between 1.55μm data flows in optical fibers and THz radio.

Description

First, we will investigate the efficient radiation of the photocurrent generated in the photodetector, overcoming the impedance mismatch between antenna and photomixer. Second, appropriate radiation patterns must be tailored for the antennas in each THz wireless system. Hence, we will pursue photoconductive antenna arrays with agile radiation patterns.

The candidate must have worked at least 12 months outside France during the last 3 years, as required by Britany Region.

All information about candidate profile and required skills can be found in this document.

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PhD offer: Ultra-Low-Profile Electronically Steerable Transmitarray Antennas for SATCOM applications at Ka-band

Context

High gain electronically reconfigurable antennas with beam-steering, multi-beam, and beam-forming capability are required in a huge number of emerging applications for radar, sensing,
and communication systems (civil and military) typically ranging from C-band (4-8 GHz) to D-band (110-170 GHz). Classically composed of one or more radiating surfaces operating in
transmission mode and illuminated by one focal source or a focal array, transmitarrays (also called discrete lenses) are a recent cutting-edge antenna concept. Transmitarrays are realized using multilayer printed circuit technologies compatible with the integration of active devices (diodes, MEMS, NEMS, semi-conductors, etc.). These devices can be used to control the electromagnetic field on the array aperture. In this way, electronically reconfigurable antennas with beam-steering and beam-forming capability can be implemented.

Description

The PhD work, carried out in collaboration with the University of Rennes I, CEA-LETI and IETR (University of Rennes I), aims to make major innovation in modeling and design of transmitarray antennas for application in Ka-band (28 – 40 GHz); more specifically, it will address the development of numerical tools for the design of ultra-low-profile transmitarray, and the
design and demonstration of several transmitarrays with advanced functionalities, such as dual polarization, multi-beam and electronic reconfiguration.

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PhD offer: Millimeter-wave technologies for biomedical electromagnetics : multi-physics microdosimetry

Context

Millimeter-wave (MMW) technologies are increasingly used for various applications. In particular, they have been used for high data rate communications [> 5 Gb/s] and 60-GHz technologies are expected to be integrated in the near future in the next generation mobile systems. Besides, it was suggested that MMW can be used for a number of biomedical applications, including remote monitoring of wounds and non-invasive detection of glucose levels. Recently, our research team has demonstrated the possibility of selective focusing of heating in cutaneous and sub-
cutaneous layers by means of MMW for thermal treatments. This opens a door to new potential applications of MMW in the field of biomedical electromagnetics, including selective targeting of skin cancers.

Description

The main purpose of this PhD research project, available at the Institute of Electronics and Telecommunications of Rennes (IETR), UMR CNRS 6164 in a close collaboration with experts from the Institute for Research on Environmental and Occupational Health (IRSET), Rennes, France, is to analyze EM field and temperature distributions at cellular level in order to gain an insight into local micro- and submm-scale phenomena occurring during exposure of the human body to MMW.

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PhD offer: Modeling and characterization of high-speed interconnects (antennas and transmission lines) at millimeter waves for automotive applications

Context

APTIV is a high-technology company that integrates safer, greener and more connected solutions for the automotive and transportation sectors. To fulfill the needs of our R&D center located in Epernon, France, we are looking for a candidate to prepare a PhD thesis on high-speed transmissions at millimeter waves.

Description

You will be recruited for 3 years as a researcher / R&D engineer at the R&D center of APTIV Connection Systems and will prepare a PhD thesis in collaboration with the Institut d’Electronique et de Télécommunications de Rennes (IETR). This research work will be carried out both at IETR, Rennes, France and at APTIV Connection Systems, Epernon, France.

With the support of our R&D teams, you may interact tightly with various manufacturers to develop experimental prototypes. This research work will contribute to the development of computer-aided design tools for high-speed transmissions and interconnects at millimeter-waves for automotive applications.

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