Nouveaux CONcepTs d’Antennes miniatures multi-bandes à polarisation Circulaire à base de matériaux ferriTes auto- aimantés – CONTACT

Le projet CONTACT s’inscrit dans le contexte actuel d’une très forte augmentation de la densité d’intégration des systèmes électroniques pour les équipements de communication, de localisation ou de surveillance. Cela nécessite la conception d’antennes qui doivent être à la fois miniatures et multifonctions afin de répondre à plusieurs standards de communication. De plus, beaucoup d’applications militaires et spatiales requièrent une polarisation circulaire qui peut être aussi une solution intéressante dans le domaine civil afin de contourner les défauts d'alignement entre émetteur et récepteur et pour atténuer les pertes de polarisation occasionnées par les trajets multiples. Plus particulièrement, le projet CONTACT a pour objectif de faire la démonstration d’un réseau qui sera composé de 4 éléments rayonnants miniatures, tri-bande (GPS/Galiléo) à polarisation circulaire pour systèmes de radionavigation satellite en développant et utilisant des matériaux ferrites autopolarisés.
L’état de l’art montre que le rayonnement d’ondes à polarisation circulaire est délicat à obtenir lorsque cet objectif doit être cumulé avec la miniaturisation des dispositifs et un fonctionnement multi-bande. En effet, la polarisation circulaire demande souvent la mise en place de circuits d’alimentation complexes, encombrants, sources de pertes et ne fonctionnant pas simultanément sur plusieurs bandes de fréquence. La littérature montre qu’il est aujourd’hui difficile (voire impossible) de conserver une bonne polarisation circulaire sur plusieurs bandes de fréquences éloignées.
Une solution intéressante pour permettre de répondre à ces trois objectifs est l’utilisation de matériaux ferrites. En effet ces matériaux ont des propriétés intéressantes puisque :
- Leur caractère anisotrope leur permet de générer naturellement de la polarisation circulaire
- Outre une permittivité élevée (er=15), ils possèdent une perméabilité effective qui peut être très supérieure à 1 pour certaines gammes de fréquences judicieusement choisies. Il sera ainsi possible d’atteindre des degrés de miniaturisation élevés
- Leur perméabilité est dispersive, c’est-à-dire qu’elle varie avec la fréquence, il est donc possible de faire fonctionner une antenne sur son mode fondamental à deux fréquences différentes simultanément. Cela peut permettre de proposer des antennes multi-bandes à polarisation circulaire (puisque l’antenne fonctionnera sur le même mode mais à deux fréquences différentes)
Cependant, les travaux présentant des antennes à base de ferrites publiés dans la littérature restent souvent théoriques. L’aimantation du matériau est supposée idéale ou réalisée à l’aide d’aimants permanents ce qui augmente l’encombrement. Afin de répondre à cette problématique, nous proposons de développer une solution portant sur l’utilisation de ferrites auto-polarisés pour s’affranchir de la présence des aimants permanents. La conception et réalisation de matériaux ferrites auto polarisés, utilisés pour répondre aux objectifs de miniaturisation et de polarisation circulaire sur plusieurs bandes de fréquences, permettra donc de réduire l’encombrement et la complexité du dispositif et d’améliorer son efficacité.
Les éléments de rupture par rapport à l’état de l’art sont donc doubles puisque de nouvelles approches seront développées sur l’aspect antenne et également sur les matériaux. En effet, la capacité à obtenir simultanément une miniaturisation, un fonctionnement multi-bandes et une polarisation circulaire avec un seul point d’alimentation sera traitée par le développement de nouveaux concept antennaire. Pour l’aspect matériaux l’innovation portera sur la méthode suivie pour la réalisation des ferrites autopolarisés. Les compétences complémentaires et multidisciplinaires des partenaires seront essentielles pour relever ces nombreux défis.