Circulateur Compact fonctionnant en bande Ku – CirCKu

Ce projet, d’une durée de 30 mois, concerne la mise au point de circulateurs compacts pour applications en bande Ku, partie du spectre électromagnétique (EM) dans laquelle doivent se développer de nouveaux systèmes pour la défense et les télécommunications spatiales. Ces composants, indispensables dans les modules d’émission/réception hyperfréquences, sont aujourd’hui le principal frein à la réduction du volume et à l’intégration. Les futurs systèmes de détection RADAR et de télécommunications spatiales doivent impérativement respecter des contraintes fortes d’encombrement et de performances. Si des progrès importants ont été accomplis en ce qui concerne les composants actifs, les circulateurs/isolateurs sont aujourd’hui le maillon faible puisqu’ils sont encore encombrants et coûteux.
Le principal objectif de ce projet est de mettre en œuvre une technologie de fabrication de rupture basée sur la fabrication collective et additive de composants céramiques multicouches complexes. Cette technologie consiste à empiler, couche par couche, différents matériaux à cru, céramiques et métalliques, puis à densifier l’ensemble par un traitement thermique dit « à basse température ».
Un autre objectif consiste à utiliser des nouveaux ferrites grenats présentant une permittivité élevée ce qui permet de réduire directement les dimensions du composant.
La fabrication traditionnelle de ce type de composants consiste à assembler de manière précise des matériaux de nature différente en utilisant des procédés longs et coûteux. Le projet CirCKu adresse un procédé de fabrication collective de rupture basée sur une technologie « céramiques multicouches cofrittées ». Ce procédé permettra de diminuer les volumes et les coûts mais aussi d’améliorer les performances des circulateurs car c’est le seul procédé qui permet de réaliser des structures ferrite-diélectrique cofrittées sans dégrader les propriétés des matériaux.
Le projet de type dual rassemble un industriel de la défense (THALES) et deux équipes complémentaires d’un laboratoire académique, le Lab-STICC commun à l’Université de Brest (UBO) et l’école d’ingénieur IMT Atlantique. Il s’articule autour de 4 principaux sous-projets techniques, qui concernent :
- La synthèse des matériaux ferrites et diélectriques
- La technologie de mise en forme et de cofrittage
- L’optimisation du design et la simulation
- Les mesures hyperfréquences (matériaux et dispositifs).
Le frittage à basse température (T<900°C) des ferrites offre de nouvelles perspectives en terme de design et de packaging. Cette opportunité nouvelle repose principalement sur la découverte récente de nouveaux ferrites de type grenat et spinelle pour applications hyperfréquences. Ces ferrites, associés à des oxydes diélectriques à basse température de frittage, peuvent être cofrittés avec des pistes métalliques en or ou en argent ce qui permet d’envisager la fabrication collective de circulateurs/isolateurs hyperfréquences.
Ce projet va permettre d’évaluer le potentiel d’une nouvelle technologie de fabrication de circulateurs hyperfréquences pour des applications en bande Ku. Il contribuera également au renforcement de la filière industrielle française et européenne dans un domaine où la domination américaine et asiatique représente une menace pour toute une partie de notre économie.