Antennes à réseaux transmetteurs à reconfiguration électronique de faisceau pour terminaux sol SATCOM en bande Ka – ARTIKA

ARTIKA est un projet de recherche industrielle qui porte sur la modélisation, la conception et la démonstration d’antennes à réseau transmetteur (RT) ultra-plats et à balayage électronique de faisceau pour terminaux sol de type SATCOM et pour l’Internet of Space (IoS) en bande Ka. En considérant l’ambition et l’objectif du projet ARTIKA, il est clair qu’il s’inscrit parfaitement dans l’axe thématique 4 « ondes acoustiques et radioélectrique ». La solution antennaire ARTIKA se positionne en rupture avec l’existant : elle consistera en une ouverture rayonnante bibande unique (au lieu de deux comme d’habitude), ultra-plate, à alimentation par onde d’espace (pour maximiser le rendement), et offrant de balayer électroniquement son faisceau sur un très large secteur angulaire. A notre connaissance, aucun démonstrateur de laboratoire ni produit commercial ne possède à ce jour l’ensemble de ces caractéristiques.
Un RT se compose d’une ou plusieurs sources focales qui illuminent un réseau de cellules élémentaires. 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 des antennes grand gain réalisées en technologies imprimées PCB multicouches susceptibles de fournir une solution économique, robuste, fiable et très compétitive pour les applications à fort volume. Fonctionnant en émission/réception (Tx/Rx), 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.
Les études pionnières réalisées par le CEA et l’IETR à partir du 2006 ont permis la démonstration des potentialités des RTs en bande X (8-12 GHz), en bande Ka (26,5-40 GHz), en bande V (50-75 GHz), en bande E (60-90 GHz), et en bande D (110-170 GHz). Dans ce domaine, notre expertise se situe à ce jour à la pointe du niveau international (avec très clairement un leadership en Europe). En particulier, plusieurs prototypes passifs en polarisation linéaire et circulaire (à faisceau fixe et à commutation de faisceau) et plusieurs réseaux reconfigurables (bandes X et Ka) de taille relativement importante (196 ou 400 éléments) ont été démontrés. Ces différents développements se situent au meilleur niveau de l’état de l’art mondial actuel.
L’objectif principal du projet ARTIKA est de développer et démontrer un RT ultra-plats à balayage électronique de faisceau bi-bande (bande Ka), bi-polarisation circulaire et excité par un système focal en champ proche. En cas de succès, il s’agira d’une première mondiale. Le niveau de TRL visé en fin de projet est de 4.
Le projet ARTIKA comporte cinq sous-projets (SP) : coordination du projet, dissémination et valorisation (SP 1) ; outils avancés d'analyse et d'optimisation de RTs ultra fins (SP 2) ; cellules bi-bande et bi-polarisation passives et reconfigurables (SP 3) ; sources focales en champ proche (SP 4) ; démonstrations ARTIKA (SP 5). La durée du projet est de 36 mois.
Le consortium rassemble trois partenaires (CEA LETI, IETR, et Thales SIX) dont les domaines d’expertise sont parfaitement complémentaires. Le LETI et l’IETR coopèrent sur cette thématique depuis 2006 et sont les auteurs de plusieurs brevets et de très nombreux articles de journaux et de conférences. Le partenaire industriel (Thales SIX) n’est pas financé par l’ANR, mais participe au projet sur fonds propres.