Description
Date depot: 1 janvier 1900
Titre: Antennes à Métamatériaux
Directeur de thèse:
Xavier BEGAUD (LTCI (EDMH))
Encadrante :
Anne-Claire LEPAGE (LTCI (EDMH))
Domaine scientifique: Sciences et technologies de l'information et de la communication
Thématique CNRS : Non defini
Resumé:
On assiste aujourd’hui à une augmentation du nombre de services utilisant des liaisons radiofréquences sur un même objet qu’il s’agisse d’un Smartphone ou d’un Media Center. Ces applications sont variées et opèrent sur différentes bandes de fréquences plus ou moins proches les une des autres. Il est donc nécessaire de faire cohabiter dans un environnement réduit des antennes pour, par exemple, recevoir de signaux de positionnement par satellite, échanger du flux multimédia à plus ou moins haut débit …
Aussi bien pour des raisons esthétiques que techniques ces antennes doivent être discrètes et petites. Elles sont donc naturellement très couplées entre elles et à la structure d’accueil lorsque cette dernière est de faible dimension, ce qui génère de beaux problèmes de compatibilité électromagnétique.
Les antennes sont généralement des éléments résonnants dont les dimensions sont de l’ordre de la longueur d’onde. Ceci pose immanquablement des problèmes si les longueurs d’onde de travail sont centimétriques comme c’est le cas actuellement pour la plupart des systèmes de télécommunications. La fabrication d’éléments rayonnant plus courts se traduit généralement par une perte d’efficacité car la partie réelle de l’impédance de rayonnement n’est maximale qu’à la fréquence de résonance du dispositif. Les solutions classiques (repliement des branches de l’antenne et/ou utilisation de substrats à très forte permittivité) trouvent actuellement leurs limites en termes de couplages parasites et de pertes.
Le terme métamatériaux désigne dans son ensemble des matériaux composites artificiels qui présentent des propriétés électromagnétiques qu'on ne retrouve pas dans les matériaux naturels. Il s'agit en général de structures périodiques, diélectriques ou métalliques, qui se comportent comme des matériaux homogènes n'existant pas à l'état naturel. Il existe plusieurs types de métamatériaux en électromagnétisme, les plus connus étant ceux susceptibles de présenter à la fois une permittivité et une perméabilité négatives. Mais il en existe d'autres (milieux d'impédance infinie, milieu à permittivité relative inférieure à 1, etc...).
Ils permettent de réaliser des nano-antennes en optique et ouvrent des perspectives intéressantes pour les hyperfréquences. En pratique, en micro-ondes ils sont fabriqués artificiellement en microstructurant des composés métalliques et diélectriques. Cette microstructuration se fait à une échelle bien plus petite que la longueur d’onde. Ils sont donc potentiellement intéressants pour des développements visant la miniaturisation des dispositifs. Ce n’est pas leur seul avantage car ils présentent également des propriétés électromagnétiques tout à fait inhabituelles notamment en ouvrant la possibilité de fabriquer des matériaux à indice effectif de réfraction égal à zéro. Un simple calcul à partir de la loi de Snell-Descartes montre que dans ces conditions une source initialement divergente est collimatée.
Doctorant.e: Thior Aita