RNRT - Réseau National de Recherche en Télécommunications

Antenne multi-bandes et multi- faisceaux pour le DCS-UMTS-WIFI-WIMAX reconfigurable, à base de METAmatériaux et de matériaux à Bande Interdite Photonique. – METABIP

Résumé de soumission

Dans un projet précédent (projet RNRT BIP), labellisé en 2001, nous avons réalisé une antenne directive large-bande dont le faisceau émis était contrôlable sur 360° à base de matériaux à bande interdite électromagnétique ou photonique (BIP) reconfigurables. Cette antenne a démontré d'excellentes performances dans la bande de fréquences comprises entre 0,8GHz et 2,1GHz avec une largeur de faisceau émis de 30°. Elle constituait une des premières applications industrielle des matériaux BIP reconfigurables à l'échelle mondiale.

Dans ce nouveau projet, nous proposons de remplacer les matériaux BIP par des métamatériaux pour réaliser une antenne nettement plus compacte. Nous proposons également de couvrir une bande en fréquence différente dans la mesure où les besoins en télécommunications correspondent maintenant à des fréquences plus élevées.

Si les matériaux BIP reconfigurables présentent de nombreux avantages, dont celui d'être large-bande en basse fréquence et d'être relativement faciles à industrialiser, ils présentent un défaut inhérent à leur principe de fonctionnement. Ce sont des matériaux périodiques dont la période spatiale est de l'ordre de lambda/2 où lambda est la longueur d'onde de travail. Pour obtenir une bonne atténuation, il faut utiliser une structure comportant au moins trois couches, si le matériau BIP est métallique. Ce qui signifie que cette structure aura une épaisseur typique de 1,5xlambda. Dans certaines applications, cela ne pose pas de problème. Mais en basses fréquences cela peut représenter un défaut important. Certaines applications, ou tout simplement les nécessités de respect de l'environnement, nécessitent des antennes reconfigurables discrètes. Les métamatériaux peuvent nous permettre d'obtenir ce résultat.

Cette nouvelle classe de matériaux possède en effet des propriétés remarquables. Leur principe de fonctionnement est relativement simple. Ils sont constitués de cellules résonantes de type L-C. L'épaisseur du matériau est très faible, < lambda/10. Ces cellules sont organisées en réseau bidimensionnel. Les propriétés de transmission de ces réseaux sont connues depuis longtemps. La vitesse de propagation de l'onde dépend de la fréquence. Dans certains cas, les vitesses de phase et de groupe sont de signe opposé. L'impédance équivalente pour une onde incidente peut devenir infinie au voisinage de la résonance du réseau, ou nulle à d'autres fréquences. La phase varie rapidement et peut devenir nulle également au voisinage de cette fréquence. Le réseau se comportera comme un métal ou un matériau magnétique suivant la fréquence. De plus il est possible de rendre ce réseau reconfigurable. La reconfigurabilité permet le contrôle du rayonnement d'une antenne placée à proximité du matériau. Toutes ces propriétés permettent de réaliser des antennes compactes performantes.

De même que le premier projet RNRT BIP constituait une rupture technologique par rapport aux techniques classiques de réalisation d'antennes reconfigurables, ce projet fait appel à plusieurs concepts totalement nouveaux. Jusqu'à présent il y peu d'applications recensées des métamatériaux. De ce point de vue, la position de ce projet dans le développement de ces applications est encore plus exploratoire que le précédent projet dans lequel certaines faisabilités avaient été établies avant le démarrage.

Les étapes principales concernent :
- La conception et la simulation d'un métamatériau large-bande ou multi-bande.
- La réalisation et la caractérisation de ce matériau.
- L'étude de sa reconfigurabilité.
- La conformation de ce matériau sur une surface qui permette un contrôle sur 360°.
- L'association de ce matériau avec une ou plusieurs antennes.
- La réalisation d'une antenne compacte.

Chacun de ces points constitue en soi un challenge. Par exemple il n'existe pas à ce jour de métamatériau large bande même si des premiers résultats permettent d'espérer leur réalisation prochaine. De même la simulation de ces m

Coordination du projet

André DE LUSTRAC (Organisme de recherche)

L'auteur de ce résumé est le coordinateur du projet, qui est responsable du contenu de ce résumé. L'ANR décline par conséquent toute responsabilité quant à son contenu.

Partenaire

Aide de l'ANR 934 112 euros
Début et durée du projet scientifique : - 36 Mois

Liens utiles

Explorez notre base de projets financés

 

 

L’ANR met à disposition ses jeux de données sur les projets, cliquez ici pour en savoir plus.

Inscrivez-vous à notre newsletter
pour recevoir nos actualités
S'inscrire à notre newsletter