C’est l’objectif du projet m3SFA porté par Greenerwave, une start-up deeptech issue du CNRS et de l’ESPCI Paris. Ce projet sera exposé sur le stand du ministère des Armées au SIAE 2023.

Le déploiement à grande échelle des réseaux haut débit de communication par satellite (SATCOM) demeure limité par les technologies disponibles sur le marché. Les antennes de réception, également dénommées terminaux utilisateurs SATCOM, sont généralement basées sur des composants électroniques dispendieux et très consommateurs en énergie, surtout à haute fréquence. Certaines antennes coutent plus de 200 000 euros et consomment jusqu’à 1 kW par terminal. De même, Les antennes modernes sont le plus souvent fixes et plates, et offrent la possibilité d'orienter en temps réel le signal dans une ou plusieurs directions. Pour cela, l'antenne est constituée de plusieurs émetteurs dont on contrôle l’amplitude et la phase en fonction de la direction visée (antenne dite réseau à commande de phase ou à réseau phasé). Ces multiples émetteurs sont généralement alimentés par des circuits intégrés très complexes et énergivores.

Le projet m3SFA (Smart Steerable Satcom Flat Antennas) a pour objectif de développer une nouvelle génération d’antennes de communications par satellite, légères et peu coûteuses, en repensant complètement le concept de l’antenne plane à pointage électronique. Celui-ci fait suite au projet 3SFA qui a démontré le fort potentiel de la technologie de cavité réverbérante semi-ouverte pilotée par une méta-surface électroniquement reconfigurable. Un prototype de dimensions 30 cm x 30cm x 3cm a été développé, réalisé en bande Ka Tx (27-31 GHz) et validé lors d’une campagne de mesures sur le site d’expertise et d’essais de DGA Maîtrise de l’information via l’établissement d’une liaison avec un satellite géostationnaire opérationnel.

La technologie développée au sein de m3SFA est issue de la recherche académique et consiste à contrôler le rayonnement d’une cavité réverbérante semi-ouverte, (celle-ci est comparable à une boîte métallisée). Pour ce faire, il faut faire appel à une surface dont les propriétés électromagnétiques sont reconfigurées en temps réel à l’aide d’une électronique ultra-rapide (méta-surface, aussi appelée surface intelligente électroniquement reconfigurable, dont l’état est localement piloté par des diodes PIN). Le design unique de l'antenne m3SFA consiste à contrôler de façon passive les réflexions des ondes électromagnétiques et non leur émission. Ceci minimise la complexité et donc le prix et la consommation de l’antenne. Le faisceau de communication est généré grâce au principe suivant :

• Injection du champ radiofréquence dans la cavité via une source simple ;
• Contrôle passif des réflexions multiples de ce champ à l’aide de la métasurface reconfigurable ;
• Formation d’un ou plusieurs faisceaux pointant dans la direction souhaitée à travers l’ouverture de la cavité. Cela permet de réaliser des antennes performantes et sobres en ressources énergétiques. Leur flexibilité permettra aussi à terme d'adresser plusieurs bandes de fréquences (Ku, Ka…) avec le même élément (antenne multi-bandes simultanées).
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En transférant la complexité du hardware vers le software, ces antennes ouvrent la voie à une nouvelle catégorie d’antennes alliant hautes performances, faible consommation, faible dissipation thermique et simplicité de production, le tout à un coût maîtrisé. Concrètement, ce type d’antennes sera aisément intégrable sur tous types de porteurs (véhicules, navires, drones, aéronefs).

Agnostique aux protocoles de communications, la technologie Greenerwave répond aussi bien aux besoins de connectivité par satellite (multi-constellations, multi-orbites LEO / MEO / GEO, multi-bandes X/Ku/Ka/Q/V) qu’aux besoins d’antennes agiles 5G/6G pour les réseaux d’infrastructures terrestres de demain.