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10.04.2006
Une antenne intelligente ultra-compacte
Emettre uniquement là où cela est nécessaire constitue un idéal dans de nombreuses utilisations. Tout d’abord, les personnes situées à proximité de l’émetteur sont rassurées. Ensuite parce que si plusieurs émetteurs sont implantés dans un espace réduit, le risque d’interférences et donc de brouillage est réel. L’utilisation de cristaux photoniques dans les antennes est vraisemblablement la solution qui va permettre d’atteindre cet idéal à court terme. Un cristal est un matériau dans lesquels des motifs (alvéoles percées, couches superposées, etc.) sont répétés de manière régulière, permettant ainsi à ce matériau de réfléchir certaines longueur d’ondes, quelle que soit leur direction. La taille des motifs doit être inférieure ou égale à la longueur d’onde que l’on cherche à bloquer : quelques nanomètres pour la lumière visible ou quelques centimètres pour les micro-ondes. En enrobant une antenne omnidirectionnelle émettant sur 360° avec un cristal photonique métallique, l’émission des ondes peut être totalement bloquée. En ajoutant dans ce cristal des défauts contrôlés par les courants électriques, eux-mêmes commandés par des diodes électroniques, il est possible en moins d’une microseconde de rendre le matériau transparent ou réfléchissant, et donc d’adapter le nombre, la largeur des faisceaux ainsi que leur direction. L’antenne obtenue est intelligente, reconfigurable et ne nécessite qu’une seule source excitatrice localisée (monopôle, patch, etc.). Dans le cadre du réseau national de recherche en télécommunications, un premier prototype a été réalisé par Advanten –une PME rennaise– en coopération avec l’IEF (Paris XI/CNRS), l’IETR (Rennes 1/CNRS), le GEA (Paris X) et France Telecom. De forme cylindrique, le prototype utilise 4 couches cylindriques concentriques d’une mousse présentant des trous réguliers de 1 à 2 mm de diamètre. Une « couche » de diodes est intercalée entre deux couches de mousse, le tout enrobant un monopôle. Le procédé de fabrication des trous est déjà industrialisé. L’antenne obtenue mesure seulement 50 cm de diamètre pour 20 cm de hauteur et est capable d’émettre sur un secteur angulaire de 30°. Cette première mondiale a déjà fait l’objet de 3 brevets en voie d’internationalisation. Et avec des motifs encore plus petits (métamatériaux), il sera d’après ses créateurs vraisemblablement envisageable de réaliser des antennes ayant des épaisseurs de l’ordre du centimètre, voire du millimètre.
Applications potentielles : remplacement des antennes relais classiques de téléphonie mobile (antenne 10 fois plus compacte), antennes dans les aéronefs (avions, …) et les véhicules spatiaux, etc.
Applications déjà réalisées : prototype
Coût : Non annoncé
Disponibilité : 0 à 3 ans
Mon avis : Bien que je ne connaisse pas la gamme de fréquences utilisée par le prototype (c’est celle des micro-ondes vraisemblablement) ni le diagramme de rayonnement de celui-ci, ni sa directivité exacte, cette nouvelle technologie possède à mon sens un fort potentiel d’applications. Par ailleurs, je n’ai pas idée de la taille qu’aurait une antenne de ce type utilisant les fréquences typiques aéronautiques et astronautiques ni d’ailleurs de sa consommation ou de sa masse. Si la réduction de l’encombrement et de la masse est du même ordre de grandeur que celle obtenue pour une application d'antenne de téléphonie, l’utilisation à plus ou moins long terme dans le secteur aérospatial d’une telle antenne (ou de ses successeurs) ne fait cependant guère de doute.
Plus d’informations :
Contacts :
Jean-Michel LOURTIOZ, jean-michel.lourtioz@ief.u-psud.fr
André DE LUSTRAC, andre.delustrac@ief.u-psud.fr
Bibliographie :
J.M. Lourtioz et al., « Les cristaux photoniques ou la lumière en cage », Hermès-Lavoisier éditeurs 2003 et « Photonic Crystals : towards nanoscale photonic devices », Springer Berlin Heidlberg, 2005.
A. de Lustrac, F. Gadot, E. Akmansoy, T. Brillat, « High-directivity planar antenna using controllable photonic bandgap material at microwave frequencies », Appl. Phys., 78, pp.4196-4198, 2001.
Photos (cliquer dessus pour les agrandir) : IEF ; à gauche : antenne intelligente à cristal photonique de géométrie cylindrique ; à droite : rayonnement de l’antenne dans une direction choisie.
17:00 Publié dans Technologies | Lien permanent | Commentaires (0) | Envoyer cette note