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Le thème IMDH est structuré en cinq axes de recherche complémentaires :

Axe 1 - Ingénierie des matériaux pour les dispositifs hyperfréquences

Axe 2 - Caractérisation expérimentale des matériaux et composants

Axe 3 - Nouvelles filières technologiques pour les systèmes de communications

Axe 4 - Solutions d’intégration alternatives pour les dispositifs hyperfréquences

Axe 5 - Systèmes hybrides - Intégration globale

Axe 1 - Ingénierie des matériaux pour les dispositifs hyperfréquences

Outre l’élaboration de nouveaux matériaux par le biais de filières technologiques faible coût, l’aspect « modélisation » reste une préoccupation majeure du thème IMDH, de par le besoin de maîtriser leurs propriétés fondamentales.

Leur mise en œuvre requiert dans un second temps une maîtrise tant des procédés technologiques utilisés que des résolutions et contrôles dimensionnels associés. Ceci constitue l’une des difficultés majeures dans ce thème, mais qui bénéficie par ailleurs de l’expertise du laboratoire sur la mise en œuvre de filières technologiques alternatives, innovantes et faible coût, destinées aux applications de masse dans le domaine des télécommunications et de la détection.

Axe 2 - Caractérisation expérimentale des matériaux et composants

Afin de prédire les performances des circuits exploitant les propriétés spécifiques des matériaux utilisés, les concepteurs de fonctions hyperfréquences doivent connaître leurs caractéristiques électromagnétiques. En corollaire, la construction de l’édifice IMDH induit naturellement la mise en place et le développement de nouvelles procédures de caractérisation expérimentale. Ces procédures ont été appliquées à ces nouveaux matériaux (substrats, encres, etc…) ainsi qu’aux composants et fonctions actives dans le domaine des micro-ondes.

Axe 3 - Nouvelles filières technologiques pour les systèmes de communications

Il s’agit de réduire au maximum les coûts des équipements par le développement de filières technologiques appropriées, compatibles notamment sur le plan industriel avec des productions à grande échelle. L'objectif visé est de pouvoir s’adapter à tous ces nouveaux marchés grand public en soulignant toutefois qu’il reste primordial de maintenir voire améliorer les performances électriques des matériels développés. Mettre en œuvre et exploiter les propriétés de certains matériaux nouveaux, adapter le support vis à vis de la fonctionnalité recherchée, bénéficier d’une réelle flexibilité dans la conception d’un dispositif, sont quelques directives conditionnant  les études menées dans ce domaine.

Axe 4 - Solutions d’intégration alternatives pour les dispositifs hyperfréquences

Pour répondre à ces exigences de coût et de niveau de performances, les systèmes communicants connaissent aujourd'hui une intégration de plus en plus poussée, notamment en faisant appel à des solutions monolithiques pour l'intégration de très nombreux dispositifs (en particulier, pour les diverses fonctions analogiques actives). Par ailleurs, l'évolution des matériels actuels tend vers une complexité de plus en plus accrue, notamment avec l'apparition des nouvelles générations de systèmes multi-normes (de type GSM / DCS dans le domaine des radiocommunications mobiles, par exemple) ou le développement d'antennes actives multi-capteurs pour équiper les stations de base des réseaux mobiles.

La difficulté majeure réside dans l’optimisation des modules élémentaires constituant ces équipements nouvelle génération, tant au niveau des couches rayonnantes qu’au niveau des couches de traitement analogique passives et actives. Concilier des contraintes de taille, de performances voire de coût conduit ainsi à la mise en oeuvre de méthodes de synthèse nouvelles, plus spécifiquement dans le domaine du filtrage, ou de topologies et méthodes de conception originales (antenne,....)

Axe 5 - Systèmes hybrides - Intégration globale

Il devient nécessaire, compte tenu des contraintes et exigences fortes imposées par certains systèmes, d’adopter aujourd’hui des démarches de conception et d’intégration non plus ponctuelles mais globales. Il est en effet illusoire d’espérer optimiser les performances d’un système en ne se focalisant que sur un seul maillon de la chaîne. Cette appréhension globale du "système" nécessite la mise en oeuvre de techniques de synthèse globales, avec des incidences fortes sur les aspects « filières technologiques » et « modélisation ».

Le LEST apporte ainsi son expertise dans ces différents domaines pour converger vers des solutions d’intégration innovantes, illustrées tantôt sous la forme de modules antenne-filtre par exemple, ou encore par des démonstrateurs complets TX/RX. Les bandes de fréquence visées sont principalement les bandes centimétriques et millimétriques.

De plus, cette démarche d'association ou d'imbrication importante entre éléments d'un système conduit à des interactions fortes entre ces éléments, qu’il convient de résoudre en s’efforçant de conserver une réelle homogénéité ou compatibilité entre les solutions technologiques retenues, et par la validation de solutions d'interconnexion optimales entre les différents niveaux d'un système d'émission/réception.

L’orientation « hybride » adoptée dans ces recherches émane plus de l’historique du laboratoire, mais les études peuvent, comme nous le soulignerons, être transposées suivant des procédés plus « nobles » de type MMIC. Dans le domaine millimétrique, ce choix devient néanmoins très pertinent compte tenu de la taille des marchés visés, et des difficultés rencontrées pour intégrer globalement les systèmes sur « wafer » InP ou AsGa.