Conception et réalisation de nouveaux dispositifs gyromagnétiques compacts aux performances optimisées – INO-GYRO

Le projet de laboratoire Commun présenté dans ce document associe l’UMR CNRS/Université de Limoges Xlim et la société INOVEOS. Il a pour objectif le développement d’une méthodologie de conception, de réalisation et de mesures de nouveaux composants non réciproques (circulateurs, isolateurs, déphaseurs…) à base de matériaux ferrites. Ces composants, très utilisés dans le domaine des hyperfréquences, sont très délicats à mettre au point (particulièrement les circulateurs). Il n’existe pas de méthode fiable pour cela. Les industriels, pour répondre à un cahier des charges, sont encore obligés aujourd’hui de partir de designs existants qu’ils font évoluer « au coup par coup » grâce au savoir-faire de quelques spécialistes. Ces réglages sont longs, fastidieux, coûteux et ne garantissent pas une solution optimum. Il est en outre quasi impossible d’imaginer de nouveaux designs. L’entreprise qui disposerait/maitriserait une méthode et un outil de conception aurait un avantage important sur ses concurrents. C’est pourquoi la société INOVEOS, qui conçoit et commercialise ce type de composants, et le laboratoire Xlim, qui travaille depuis plusieurs années sur la modélisation de dispositifs à base de ferrites (antennes, circulateurs,…), ont décidé de s’associer pour relever ce défi.
Le programme scientifique sera décomposé en plusieurs phases et prioritairement orienté vers la conception des circulateurs.
1. La première phase aura pour objectif la mise au point d’une méthodologie de conception fiable des circulateurs « massifs » dans un premier temps (type triplaque par exemple,…). Elle passera par :
• Une bonne maitrise de la magnétostatique et une modélisation fiable du ferrite (modèle de tenseur approprié, homogénéité du champ,…).
• Une maitrise des phénomènes électromagnétiques. Nous nous appuierons pour ces deux «étapes » sur les logiciels de la suite CST.
• Une validation par comparaison simulation/mesure sur un dispositif connu.
• La mise en place d’une méthodologie de conception (choix des matériaux et des aimants, topologie,…) et la réponse, grâce à celle-ci, à un cahier des charges concret fourni par INOVEOS.
• Cette nouvelle méthodologie devra notamment permettre de répondre plus rapidement aux besoins spécifiques non adressés par les designs « standards » largement diffusés à travers le monde et donc être performante pour des besoins soit large bande soit bande étroite mais avec des performances accrues.

A l’issue de cette première phase nous devrons être en mesure de concevoir de façon fiable des designs innovants. Sa durée sera d’environ 30 mois.
2. La deuxième phase aura pour vocation d’initier les travaux conduisant à la miniaturisation des dispositifs non réciproques. Elle nécessitera l’utilisation de ferrites en couches minces, auto aimantés si possible. Nous devrons pour cela établir des collaborations avec des laboratoires spécialistes des matériaux magnétiques (Labsticc,……).
3. Une troisième phase aura pour objectif d’aborder la modélisation des dispositifs de puissance.
Les phases deux et trois seront initiées sur la dernière année du LabCom (en parallèle avec la phase 1). Elles auront pour vocation de pérenniser le laboratoire en lui offrant de nouvelles perspectives.
Le LabCom doit être un véritable accélérateur à la collaboration déjà entreprise entre Xlim et INOVEOS sur le sujet (voir plus loin). Il permettra d’engager plus de moyens humains, logiciels et matériels afin d’atteindre des niveaux de TRL plus élevés qu’une simple thèse. Les phases deux et trois permettront d’aller rapidement vers la miniaturisation et la tenue en puissance, ces aspects ne pourront pas abordés dans un futur proche sans ce projet.