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Et si nos ampoules devenaient des antennes ?
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Pour répondre à cette question, Adrien Laffont, doctorant au Département Electronique Optronique et Signal (DEOS), mène des travaux sur un équipement de recherche expérimental spécialement développé pour étudier les interactions entre des signaux microondes et une décharge plasma. Ces interactions pourraient être mises à profit pour concevoir un nouveau concept d’antenne VHF miniature et reconfigurable en fréquence.
L’ISAE-SUPAERO travaille depuis 2014 en collaboration avec le LAPLACE (Laboratoire Plasma et Conversion d’Energie) au développement d’un nouveau concept d’antenne VHF miniature et reconfigurable en fréquence exploitant une décharge plasma à basse pression. Pour valider ce nouveau concept, un banc expérimental a été spécifiquement élaboré dans le cadre de la thèse de Vincent Laquerbe, financée par l’Agence d’Innovation de la Défense de la Délégation Générale de l’Armement (DGA/AID) et l’ISAE-SUPAERO. Cette thèse, soutenue en décembre 2017, a permis de valider le principe physique à l’origine du rayonnement produit par cette antenne ; l’excitation de la résonance plasmonique d’une décharge plasma hémisphérique aux fréquences VHF.
La plasmonique est une discipline étudiant le comportement des métaux dans le domaine de l’optique. L’originalité de l’approche des chercheurs de l’ISAE-SUPAERO et du LAPLACE consiste à considérer des plasmas à la place des métaux. En effet, la densité électronique d’un plasma étant plus faible de plusieurs ordres de grandeur, l’excitation de plasmons aux fréquences microondes devient possible. On peut donc envisager de nouvelles perspectives dans le développement d’antennes et circuits microondes en exploitant une « plasmonique microonde gazeuse ».
Afin d’optimiser l’antenne proposée, le banc a depuis évolué pour permettre une caractérisation précise du plasma et au final de l’antenne.
Depuis 2018, ces travaux sont menés dans le cadre de la thèse d’Adrien Laffont avec le Commissariat à l’Energie Atomique (CEA-Gramat) comme partenaire supplémentaire et le financement de la DGA/AID et de la Région Occitanie. Ce nouveau banc expérimental permet d’accéder à la densité électronique au sein du plasma et de caractériser ainsi son inhomogénéité. Fort de ses résultats, il sera possible d’optimiser le fonctionnement de l’antenne finale.
Une recherche collaborative
Ces recherches sont encadrées par Olivier Pascal (LAPLACE) et Romain Pascaud (ISAE-SUPAERO), enseignant chercheur au DEOS et rattaché au groupe de recherche « Photonique Antenne Microondes PlasmA » (PAMPA). Ce groupe s’intéresse à l’électromagnétisme appliqué dans les domaines des microondes et de la photonique.
Ses travaux de recherche visent les limites et interfaces du spectre couvert par les microondes et l’optique ainsi que les interactions des ondes électromagnétiques avec la matière pour concevoir de nouvelles fonctions et systèmes microondes et photonique. Les applications sont destinées aux secteurs de l’aéronautique, du spatial et de la défense.
Dans le cadre de la thèse d’Adrien Laffont, l’ISAE-SUPAERO et le LAPLACE se sont associés avec le CEA-Gramat (46). Ce centre d’expertise en rayonnement microonde possède des infrastructures de test avancées qui vont permettre la caractérisation précise des propriétés de l’antenne en rayonnement. Ainsi, le banc expérimental sera accueilli au CEA-Gramat pour des campagnes de mesures qui se dérouleront en fin d’année 2020 et début 2021.
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Découvrez les travaux de thèse d’Adrien Laffont
Adrien Laffont fait partie de l’équipe d’accueil doctoral OLIMPES - Optronique, laser, imagerie physique et environnement spatial. L’équipe OLIMPES est une équipe mixte ISAE-SUPAERO/ONERA. Elle regroupe 55 chercheurs et enseignants-chercheurs permanents, ainsi qu’une vingtaine de doctorants et post-doctorants.
Les activités de recherche recouvrent un spectre large de l’optique au millimétrique en passant par le Térahertz.
Ces activités sont déclinées en 7 axes de recherche qui font l’objet de nombreuses coopérations nationales avec des centres académiques (UT3, Paris VII, Paris XI), des centres de recherche (LAAS, Femto St, CEA, CNES, DGA) et avec le milieu industriel (THALES, EADS ASTRIUM, MBDA, AIRBUS, STMicroelectronics, SAFRAN, DlightSys, Alphanov). OLIMPES collabore également avec des organismes au niveau international (EPFL, TUM Münich, DLR, NICT Japon).
