Réseau large bande à base de résonateurs diélectriques imprimé en 3D – 3DRAW

Le projet 3DRAW s’inscrit dans le contexte actuel d’une forte augmentation de la densité d’intégration des systèmes électroniques pour les équipements de communication, de localisation ou de surveillance. Cela nécessite la conception de systèmes antennaires performants, dotés d’une grande couverture angulaire sur de larges bandes de fréquence, offrant ainsi des capacités de multi-fonctionnalité. Les enjeux duaux sont manifestes. D’une part, l’accroissement des bandes passantes des antennes radars multi-fonction, qui exploitent la formation de faisceaux sur un large secteur angulaire, constitue pour elles un enjeu majeur afin d’améliorer leurs résolutions spatiales et leur probabilité de détection. D’autre part, dans le domaine civil, la nouvelle couverture cellulaire tire profit à la fois de l’augmentation de la diversité spatiale apportée par les réseaux d’antennes actifs à balayage électronique mais aussi de l’extension des bandes passantes pour augmenter les débits.
L’état de l’art montre qu’il est très délicat de concevoir une antenne large bande capable de balayer un faisceau directif dans un grand secteur angulaire. La fréquence haute de fonctionnement d’un réseau d’antennes est limitée par le pas du réseau, et donc par la technologie, alors que la fréquence basse est classiquement définie par le niveau de couplage tolérée. Lorsqu’une distance inter-élément permettant l’intégration du réseau de distribution et/ou de numérisation est fixé, la solution pour réduire la fréquence minimale du réseau et ainsi obtenir un réseau large bande est de diminuer le couplage mutuel entre les éléments rayonnants. Une solution prometteuse pour permettre de répondre à cette problématique est l’utilisation de réseaux à base de résonateurs diélectriques 3D large bande présentant un faible couplage mutuel ainsi que des effets de troncature réduits, grâce à la forte concentration des champs électromagnétiques dans les résonateurs. Le projet 3DRAW vise ainsi le développement d’un réseau d’antennes assurant une grande couverture angulaire (jusqu’à 60°) sur une large bande de fréquence (40%) tout en préservant l’efficacité du réseau et la pureté de polarisation. Plus particulièrement, le projet 3DRAW a pour objectif de faire la démonstration des performances visées sur un réseau qui sera composé de 64 éléments rayonnants. Les éléments de rupture par rapport à l’état de l’art sont doubles puisque de nouveaux concepts antennaires seront développées ainsi que de nouvelles approches de fabrication de matériaux céramiques. En effet, une technique innovante de fabrication additive de céramiques permettant le contrôle du taux de porosité sera exploitée afin d’offrir plus de degrés de liberté, sur la forme mais aussi localement sur la permittivité. Ainsi, des résonateurs multi-permittivité seront envisagées afin d’améliorer les niveaux de performances des systèmes antennaires. Les compétences complémentaires et multidisciplinaires des partenaires seront essentielles pour relever ces nombreux défis.