Traitement numérique pour réseau d’antennes à formation de faisceaux (dbfn)

Mission

Service TCP

Le service TCP (Transmission, Collecte, Propagation et Radio-Logicielle) est en charge des études et des activités de développement portant sur:

1. Les équipements spatiaux pour les liens de télémesures/télécommandes (TM/TC) satellites, ainsi que pour les liens de télémesures haut-débit (TMHD) dans les domaines radiofréquences et optiques. Il mène les études de faisabilité, les calculs des bilans de liaisons et des taux de disponibilité bord-sol pour le compte des projets CNES. Le service intervient depuis les phases de conception jusqu’à l’exploitation en orbite en passant par les phases de recettes en salles blanches et en vol.
2. Les équipements bords ainsi que les traitements bords et/ou sols des missions de « collecte de données » radiofréquences.

Le service TCP dirige également des activités d’évaluation et de prototypage sur les technologies du domaine : radiofréquences, électroniques numériques et le logiciel.

Enfin, en tant que service de la direction technique du CNES, il apporte son expertise et son support aux programmes spatiaux conduits par le CNES et ses partenaires et soutient l’écosystème industriel français impliqué sur ces thématiques via des activités de R&D et de démonstrations en orbite.

Mission

Le service propose pour l’exercice 2026, un stage qui vise à étudier le concept de réseau d’antennes à formation numérique de faisceaux, plus communément appelé DBFN (Digital Beam Forming Network).

L’objectif de ce stage est d’appréhender le concept de formation numérique de faisceaux et les technologies matérielles associées. Il s’agit d’une approche 100% numérique qui vise à former un/des faisceaux par traitement (de phase/amplitude/délais) des signaux numérisés en sortie de chaque élément du réseau d’antennes. Le sujet ne porte pas sur le réseau d’antennes à proprement parler, celui-ci ayant déjà été étudié et prototypé par le CNES puis évalué en chambre anechoïque. Le sujet porte sur la chaine de traitement numérique depuis la capture jusqu’à l’exploitation des signaux numérisés derrière chaque élément du réseau d’antennes.

Concrètement, le déroulé du stage sera le suivant :

3. Démarrage par de l’étude bibliographique et théorique propre aux systèmes DBFN, pour mise à niveau de l’intervenant.
4. Ensuite, le stagiaire réalisera une modélisation numérique (en Matlab ou Python) des signaux et des traitements en jeu. Il s’agira d’établir les effets de compensation (phase/amplitude/délais) et de recombinaison des signaux reçus et numérisés derrière chaque élément.
5. En parallèle à cela, le stagiaire mettra au point, en laboratoire, du matériel de génération /capture RF en adressant tout particulièrement la problématique de synchronisation entre voies. Des activités de calibration et d’analyse des performances de synchronisation devront être menées afin de confirmer la capacité du matériel à effectuer un traitement DBFN.
6. Ensuite le stagiaire confrontera son modèle numérique à des données RF réelles issues de captures en laboratoire. Le modèle effectuera un traitement DBFN sur des bursts de données numérisées. Les performances résultantes seront analysées.
7. Enfin, si les avancées techniques le permettent, les fonctions de compensation (phase/amplitude/délais) et de recombinaisons seront implémentées sous forme d’IP FPGA afin de s’orienter vers un traitement temps-réel. Le calcul des paramètres de compensation, d’affichage des signaux et d’estimation des performances restera du côté du modèle numérique, exécuté comme logiciel attenant.

Le stage pourrait débuter en Avril 2026.

Profil

Le candidat doit être capable de développer en Python (ou MatlabTM) et éventuellement en C/C++.

Une expérience en activités de laboratoire radiofréquence serait un plus (matériels de génération et d’analyse de signaux RF), comme une connaissance dans des outils radio-logiciels (matériels SDR, environnement GNURadio).

Compétences

Traitement du signal Matlab Python Radio-logicielle Radiofrequences C