Réseaux transmetteurs reconfigurables pour le dépointage et la formation de faisceau en bande millimétrique – TRANSMIL

TRANSMIL est un projet de recherche fondamentale qui porte sur la modélisation, la conception et la démonstration d’antennes à réseau transmetteur (RT) à reconfiguration et à formation électronique de faisceau aux fréquences millimétriques (bande Ka). TRANSMIL vise à apporter des innovations majeures, allant bien au-delà de l’état de l’art et s’inscrit dans le défi : “Société de l’information et de la communication / Réseaux numériques à haute performance”.

Un RT se compose d’une ou plusieurs sources focales qui illuminent un réseau de cellules élémentaire. La puissance incidente sur le réseau est transmise dans l’espace libre comme dans le cas d’une lentille. Des déphaseurs (diodes p-i-n, interrupteurs MEMS, diodes varactors, etc.) peuvent être intégrés sur les cellules afin de contrôler électroniquement la distribution de phase sur l’ouverture de l’antenne.

Les RTs sont une technologie antennaire de rupture, récente, extrêmement attractive pour le développement des futurs réseaux de communications (par ex. : réseaux hétérogènes) et systèmes radars à hautes performances (imagerie, sécurité, systèmes de transports intelligents, surveillance, etc.). Les RTs sont des antennes à gain important réalisées en technologies imprimées multicouches susceptibles de fournir une solution économique, robuste, fiable et très compétitive pour les applications à fort volume. Leur système focal peut être totalement intégré à l’intérieur de leur plateforme d’accueil (bâtiments, véhicules, avions, drones, trains à grande vitesse, transports collectifs, etc.), ce qui permet de répondre de façon optimale à des critères de discrétion, d’esthétique, d’aérodynamisme, etc.

Quelques preuves de concepts ont été présentées dans la littérature ouverte, mais elles sont encore très loin de répondre aux spécifications souhaitées pour les applications citées. Dans l’état de l’art actuel, aucun RT reconfigurable en bande Ka n’a été démontré en utilisant des technologies matures. Par ailleurs, dans le domaine de la formation de faisceaux, il est nécessaire de développer des outils de conception/optimisation appropriées (non disponibles à ce jour) et d’étudier les performances possibles en termes de bande passante et sensibilité à la quantification de phase, rapport F/D et géométrie de la cellule élémentaire. Des concepts innovants doivent aussi être proposés pour réduire le volume total des RTs dans le sens de la hauteur, et ainsi faciliter leur intégration sur plateformes mobiles (smart skins). Enfin, il n’existe à ce jour aucun RT conformé ou facetté.

Ainsi, les objectives globaux de TRANSMIL sont doubles : (i) développer le premier simulateur numérique pour la conception et l’optimisation de RTs complexes (multi-sources, facettés), et (ii) démontrer pour la première fois au niveau mondial les performances d’un RT reconfigurable multi-facettes en bande Ka (26 - 40 GHz) réalisé par des technologies matures. De nombreuses démonstrations expérimentales intermédiaires sont planifiées pour répondre avec succès à ces objectifs ambitieux : cellules élémentaires, RTs passifs et actifs.

Le projet TRANMIL comporte quatre work package (WP) : coordination du projet et exploitation des résultats (WP 1), spécifications et modélisation des RT (WP 2), conception de cellules élémentaires passives et actives en polarisation linéaire et circulaire (WP 3), et conception de RTs avancés (WP 4). L’effort total est de 120 hommes.mois sur une période de 36 mois.

Le consortium rassemble deux partenaires (CEA LETI, IETR) dont les domaines d’expertise sont parfaitement complémentaires. Le LETI et l’IETR coopèrent sur cette thématique depuis 2006 et sont les auteurs d’un brevet et des nombreux articles de journal et de conférences. Les travaux récents portant sur la démonstration d’un RT actif en bande X se situent aujourd’hui au meilleur niveau de l’état de l’art mondial.