fr.wedoany.com Rapport : L'Institut Ferdinand Braun (Ferdinand Braun Institut, FBH) à Berlin, en Allemagne, a achevé la conception, la fabrication et l'évaluation expérimentale d'une antenne cornée à rainures empilées pour la bande D (110–170 GHz). Cette antenne, dont la fréquence centrale nominale est de 150 GHz, présente un gain mesuré de 18,5 dBi, un coefficient de réflexion inférieur à -20 dB, et un diagramme de rayonnement stable dans la bande de 140 à 160 GHz.
Dans le contexte de l'évolution des systèmes de communication sans fil vers les bandes sub-térahertz (sub-THz) et 6G, la conception d'antennes doit trouver un équilibre entre gain, largeur de bande, efficacité et fabricabilité. L'antenne cornée à rainures, grâce à ses faibles pertes de transmission, son diagramme de rayonnement hautement symétrique, son faible niveau de polarisation croisée, ainsi que sa haute efficacité d'ouverture et de rayonnement, est adaptée à ces liaisons haute fréquence. Ces caractéristiques contribuent à améliorer la fidélité du signal, à supprimer les composantes de polarisation indésirables et à réduire les pertes de transmission ; du point de vue des technologies vertes de l'information et de la communication (TIC), la puissance d'émission requise pour atteindre une marge de liaison donnée est plus faible, ce qui réduit également la consommation énergétique globale du système.
L'objectif de conception de cette antenne multicouche est d'atteindre un gain supérieur à 20 dBi sur une largeur de bande de fonctionnement dépassant 10 GHz.
Le composant d'antenne est assemblé par empilement de fines plaques d'aluminium découpées au laser, d'épaisseurs de 50 µm et 200 µm, alignées à l'aide de goupilles de positionnement puis fixées par vis. La transition conique est usinée à partir d'un bloc d'aluminium par électroérosion à fil (wire-EDM), assurant la transition géométrique et électromagnétique du guide d'ondes rectangulaire WR-6 jusqu'à l'ouverture circulaire du cornet. La structure du cornet s'étend d'une ouverture circulaire de 1 mm à une ouverture de rayonnement de 7 mm sur une longueur de 20 mm.
Les résultats mesurés sont en forte concordance avec les données de simulation, ce qui témoigne d'une bonne prévisibilité de la conception, réduisant le besoin d'itérations de reconception, et donc raccourcissant le cycle de développement, diminuant la consommation de matériaux et l'empreinte environnementale associée. Un coefficient de réflexion inférieur à -20 dB indique que les pertes de puissance dues à la désadaptation d'impédance sont négligeables ; une plus grande proportion de l'énergie transmise est effectivement rayonnée plutôt que dissipée sous forme de chaleur, ce qui améliore directement l'efficacité énergétique des systèmes de communication haute fréquence.
Dans la bande de 140 à 160 GHz, le diagramme de rayonnement de l'antenne reste stable, ce qui favorise le maintien de performances de liaison constantes. Le gain mesuré de 18,5 dBi est légèrement inférieur à l'objectif de conception de 20 dBi, mais il offre néanmoins une directivité suffisante pour des liaisons point à point hautement focalisées, contribuant à améliorer l'efficacité d'utilisation du spectre et à atténuer les interférences entre canaux, deux exigences clés pour des réseaux de communication sans fil économes en énergie et durables.
Ces travaux ont été partiellement financés par le BMFTR allemand dans le cadre de l'initiative « Forschungsfabrik Mikroelektronik Deutschland (FMD) » (référence 16FMD02) et du projet « GreenICT@FMD » (référence 16ME0505).
