Modélisation hybride ultra-rapide pour l’analyse de structures antennaires Substrate Integrated Waveguide 3D complexes intégrées – Fast-HEM-3DSIW

Un état de l’art des systèmes de communication et/ou surveillance existants montre qu’il est nécessaire d’améliorer en termes d’intégration les dispositifs antennaires multi-faisceaux autorisant une large couverture spatiale tout en assurant un gain élevé. Les antennes intégrées tridimensionnelles multi-faisceaux peuvent apporter une vraie rupture dans les domaines d’application civils et militaires car elles présentent l’intérêt d’être facilement intégrables dans des dispositifs portatifs ou embarqués. Aujourd’hui, la solution la plus prometteuse est basée sur les formateurs de faisceaux (en anglais « Beam Forming Network (BFN) ») quasi-otique synthétisés à base de structure de type Substrate Integrated Waveguide (SIW). De notre point de vue, nous pouvons apporter une vraie rupture technologique en combinant les BFN SIW à l’intégration 3D. Cependant, le bénéfice apporté par la technologie 3D est fortement lié à la mise en œuvre de modèles rigoureux permettant de développer et analyser ce type de structures, notamment d’un point de vue électromagnétique.
Pour répondre à cette problématique, les objectifs de notre proposition sont : 1) développer un nouvel outil d’analyse électromagnétique capable de considérer des structures complexes 3D de type SIW que l’on pourra étendre à d’autres types de structures générales 3D ; 2) utiliser cet outil pour synthétiser et réaliser des antennes compactes multifaisceaux pour applications SATCOMM en bande Ka.
Compte tenu de la complexité et variété de possibilités technologiques pour la réalisation d’antennes 3D intégrées, il nous paraît impossible d’analyser ce type de structure en utilisant uniquement une approche full-wave. Il est donc indispensable de développer un outil permettant de traiter l’ensemble en analysant chaque sous bloc du système avec une méthode appropriée. Notre proposition s’appuie sur trois points qui sont : la décomposition de domaine enrichie par la réutilisation des résultats pré-calculés ; l’hybridation de différentes méthodes numériques et la mise en parallèle des tâches.
Dans un second temps, l’outil développé sera utilisé comme cœur de calcul pour le développement d’un code d’optimisation dédié à la conception d’un BFN quasi optique multicouches (3D) compact pour des systèmes de communication SATCOMM en bande Ka. Le projet bénéficiera de l’expérience unique en modélisation et conception de structures BFN des deux équipes partenaires du projet.