Konstantinos Paschaloudis, un ingénieur électricien travaillant sur la conception d’antennes

Dr Konstantinos Paschaloudis est un ingénieur Mi travaille actuellement sur la conception d’antennes de champ proche à haute fréquence à l’Institut d’électronique et des technologies du numérique (IETR) de l’Université de Rennes.

[Team BIENVENÜE] : Bonjour Konstantinos, parlez nous de votre parcours.

Depuis l’enfance je suis curieux de découvrir les principes de fonctionnement et les utilités de tous les appareils électroniques qui m’entourent. Cette curiosité m’a conduit à l’école d’ingénieurs à la Democritus University de Thrace, en Grèce, et plus particulièrement au département d’ingénierie électrique. Le monde vaste et intriguant de la théorie électromagnétique m’a été révélé au cours de mes études de licence. Cela m’a incité à poursuivre mes études de master et à entreprendre des recherches sur les technologies de l’information et de la communication. Au cours de ma recherche doctorale, j’ai été impliqué dans le sujet de l’électromagnétisme computationnel, en essayant de développer des outils de simulation nouveaux et plus efficaces pour l’analyse des hautes fréquences. Les défis et limitations concomitants ont conduits à l’idée du projet NFL (liaison sans fil en champ proche sans perte de chemin dans les ondes submillimétriques).

[Team BIENVENÜE] : Quel est le sujet de votre projet NFL ?

Le projet NFL vise à dépasser l’état de l’art en matière de communications en champ proche à très haut débit à des fréquences d’ondes submillimétriques en exploitant des faisceaux cylindriques vectoriels (CV) non diffractifs. Des surfaces texturées de longueur d’ondes inférieure, appelées « métasurfaces », seront utilisées pour générer des faisceaux à vecteur cylindrique (CV). L’utilisation de métasurfaces permettra d’obtenir des lanceurs de faisceaux très performants, compacts et peu encombrants à des fréquences submillimétriques.

Ce projet découle de l’augmentation constante du trafic de données sur les réseaux mobiles, qui atteint déjà des dizaines d’exaoctets par mois. Selon le théorème de Shannon, qui définit la quantité maximale d’informations pouvant être envoyée sur un canal ou un support de communication, le seul moyen d’augmenter le débit de données est d’exploiter des largeurs de bande plus importantes. De plus grandes largeurs de bande sont disponibles dans les bandes de fréquences submillimétriques et millimétriques. Par exemple, des débits de données supérieurs à 100 Gb/s sont attendus dans la bande de 300 GHz (275 – 325) et au-delà.

Cependant, les liaisons radio à haute fréquence souffrent d’importante pertes sur le trajet. Selon l’équation de transmissions de Friis, la perte sur le trajet en espace libre (FSPL) constitue la principale source de perte pur une onde qui se propage. Pour surmonter ces pertes dans le champ proche, le projet NFL propose des faisceaux cylindriques vectoriels et en particulier des faisceaux de Bessel. Dans la nature, les ondes ne se déplacent pas en ligne droite, mais lorsqu’elles passent près d’une barrière ou d’une ouverture, elles ont tendance à se courber autour de cette barrière / ouverture et à s’étaler. Ce phénomène est connu sous le nom de diffraction des ondes. Les faisceaux de Bessel sont un type unique de faisceaux qui ne subissent pas de diffraction lorsqu’ils se propagent. De cette manière, ils empêchent la propagation électromagnétique de l’énergie lors de la propagation et, par conséquent, ils subissent une perte sur le trajet nettement plus faible. Une autre caractéristique intéressante des faisceaux de Bessel est leur propriété d’autoréparation, ce qui signifie qu’ils peuvent se reconstruire après une obstruction pendant la propagation. En tirant parti de cette caractéristique unique des

faisceaux de Bessel, il est possible d’établir une liaison sans visibilité directe entre deux utilisateurs, sans avoir besoin d’antennes supplémentaires qui serviront de répéteurs du faisceau initialement émis.

En ce qui concerne les étapes du projet NFL, des liaisons sans fil efficaces en champ proche d’une portée de 4 m seront présentées et validées expérimentalement dans la bande des ondes submillimétriques pour des ouvertures rayonnantes de taille (50λ) (λ est la longueur d’onde de l’espace libre à la fréquence d’exploitation). De telles distances doublent au moins la plage de fonctionnement des liaisons en champ proche de pointe basées sur des ouvertures rayonnantes uniformes. Il convient de souligner que dans des plages de fonctionnement similaires à celles de l’état de l’art, le concept proposé permet de réduire la puissance émise sans affecter le débit de données de la liaison. Cet aspect a un impact immédiat sur la réduction de la consommation d’énergie et augmente l’autonomie de l’appareil s’il est alimenté par une batterie. La vision de NFL ouvre donc la voie à des communications en champ proche plus écologiques.

[Team BIENVENÜE] : Pourquoi avez-vous choisi de faire votre projet au sein du laboratoire IETR ?

L’IETR est l’un des plus importants laboratoires d’antennes en Europe. L’IETR est fortement impliqué dans des projets de recherche nationaux et internationaux (plus de 100 projets au cours des 4 dernières années). Le groupe « Antennes » de l’IETR est l’un des plus importants en Europe au niveau académique avec plus de 90 personnes (chercheurs permanents, étudiants en doctorat, boursiers postdoctoraux) et des installations de mesure allant des bandes HF aux bandes THz.

Les principaux domaines d’expertise de l’équipe SUMIT (Antennes à ondes submillimétriques et millimétriques), dans laquelle je travaille actuellement, comprennent la modélisation électromagnétique, les antennes mmW (systèmes d’antennes passives et reconfigurables) et les systèmes rayonnants en champ proche. SUMIT est en particulier mon superviseur, le Dr Mauro Ettorre, ont été des pionniers dans la génération d’ondes non diffractives à des fréquences de l’ordre du millimètre. Enfin, SUMIT dispose d’infrastructures de mesure d’antennes avancées jusqu’à 330 GHz au sein de la plateforme M2AR. Cette plateforme sera utilisée pour la validation expérimentale des prototypes développés dans le cadre du projet NFL. Outre les installations de mesure, l’IETR dispose également d’installations de fabrication, y compris une salle blanche pour la microfabrication, des outils d’ablation laser pour le prototypage rapide, des imprimantes 3D et des outils micromécaniques.

Merci Konstantinos !