THERmique et électroMAgnétique pour COnnectiques et Antennes en environneMent sévère – THERMACOM

Le projet THERMACOM vise à répondre à des enjeux scientifiques et techniques liés aux performances des systèmes antennaires et des cordons RF, dans des environnements thermiques particulièrement sévères. Les applications ciblées couvrent aussi bien le domaine Défense (antennes, signatures radar) que civil (spatial, nucléaire, volcanologie). D’une manière générale, les systèmes radiofréquence (RF) et hyperfréquences, notamment les antennes, les câbles et les connectiques associées, doivent supporter des températures élevées ; des environnements thermiques de l’ordre de plusieurs dizaines de degrés sont fréquents. Néanmoins, pour certains systèmes, ces températures peuvent devenir bien supérieures : c’est le cas par exemple des porteurs hypervéloces, des lanceurs spatiaux, des satellites et des réacteurs nucléaires, pour lesquels les températures peuvent atteindre 600°C. Le défi réside dans la capacité à concevoir des technologies permettant de s’accommoder conjointement des contraintes thermomécaniques, aérothermiques et électromagnétiques (EM).

L’intégration d’un système antennaire soumis à de très haute température ne peut pas se limiter à la cellule de rayonnement ; elle doit prendre en compte le câblage RF auquel celle-ci est connectée. L'objectif principal du projet est donc de développer des capacités expérimentales (protocoles et technologies de mesure avancées) pour tester et caractériser des composants de type antenne ou cordons RF à de très hautes températures, afin de garantir leur performance sous contraintes thermiques extrêmes. Ce développement inclut la mise en place de trois bancs d’essais dédiés :
- Un banc d’essais four tubulaire pour évaluer les cordons RF et des maquettes de démonstration.
- Un banc d’essais en espace libre (c.à.d. hors chambre anéchoïde) pour caractériser des matériaux et des rayonnements d'antennes sous contrainte thermique.
- Un banc d’essais en guide d'onde pour caractériser électromagnétiquement (permittivité et perméabilités complexes) les échantillons des matériaux en température.

Ces bancs permettront de mesurer la réponse EM des composants dans des conditions proches de celles rencontrées, dans des contextes de défense ou civils, pour lesquelles la précision des performances est crucial pour la réussite de la mission (application radar, télémétrie, communications, commandes sans fil.
Plus particulièrement, le projet propose le développement d’une solution innovante de cordons RF (câble et connecteurs) semi-rigides capables de fonctionner à des températures élevées, jusqu’à 600°C. Ces cordons, utilisés notamment dans les radars AESA (Active Electronically Scanned Array) et SAR (Synthetic Aperture Radar), permettent de transmettre des signaux avec une précision élevée. En outre, le projet propose la mise en place d’un sujet de thèse pour lequel un doctorant travaillera sur la modélisation thermo-électromagnétique, et participera par son travail fondamental à la cohérence entre les différentes étapes du projet.

Ce travail s’inscrit dans le cadre de l'axe thématique « Ondes acoustiques et radioélectriques», et plus particulièrement dans les sous-axes thématiques :
- « Génération et mesure des rayonnements » avec l’orientation « Maîtrise des systèmes antennaires en environnement aérothermique ».
- « Guerre électronique et furtivité », avec l’orientation « Caractérisation électromagnétique des matériaux in situ et en température ».

Pour mener à bien ces travaux, le projet THERMACOM est organisé autour de trois partenaires aux profils complémentaires :
- L'ONERA, laboratoire de recherche pour la défense, l’aéronautique et le spatial.
- RADIALL, industriel leader dans le développement et la fabrication de connecteurs et des composants associés pour des applications électroniques.
- L’Institut Fresnel, laboratoire académique de recherche en optique, photonique, électromagnétisme, traitement de l’information et imagerie avancée.