Antenne PLanaire Agile en bande Ka – KAPLA

Pour les applications électromagnétiques embarquées (télécommunications, détection radar, guerre électronique, etc.), la compacité et l’efficacité des antennes sont des critères de première importance. Les solutions actuelles reposent sur l’utilisation d’antennes pointées mécaniquement, ce qui engendre de fortes contraintes d’encombrement, ou sur des antennes plates à balayage électronique dont le coût peut être prohibitif au regard de l’application visée.

L’objectif du projet KAPLA est de mettre au point une nouvelle architecture d’antenne modulaire ultra plate et bas coût, en rupture avec les concepts existants. Elle est destinée aux terminaux de communication satellite embarquées sur plateformes mobiles pour permettre l’accessibilité au haut débit lorsque l’utilisateur est en mobilité. Plus spécifiquement, et afin d’exploiter pleinement les énormes capacités des liaisons offertes par la nouvelle génération de satellites, cette antenne sera développée en bande Ka.

Les enjeux scientifiques et technologiques les plus importants du projet résident dans la difficulté de concilier à la fois une architecture d’antenne ultra plate et agile, avec la capacité à orienter de manière dynamique et efficace le faisceau d’antenne sur un très large secteur angulaire (> ± 65°), le tout associé à une large bande passante nécessairement requise pour atteindre le haut débit (20% autour de 20 GHz pour la liaison descendante).

Pour y parvenir, KAPLA propose de développer une nouvelle architecture modulaire comportant deux briques technologiques très innovantes et de les assembler afin de valider expérimentalement ce nouveau concept d’antenne à faisceau agile. Plus précisément, il s’agit :
- D’un formateur de faisceau ultra plat à onde de fuite,
- D’un déflecteur à matériaux artificiel structuré composé de nouvelles cellules hybrides métalliques/diélectriques de dimensions sub-longueur d’onde.

Pour ces deux briques, le projet s’appuiera technologiquement sur :
- Des approches traditionnelles et maitrisées à base de PCB multicouches permettant la réalisation de structures à onde de fuite en guides d’onde intégrés (SIW, substrate integrated waveguide) ou en guides à plans parallèles,
- Des nouvelles techniques de fabrication additive métallique et polymère permettant la réalisation de composants hybrides qu’il n’aurait pas été possible de fabriquer avec des moyens de fabrication traditionnels.

Cette approche hybride permettra de réduire drastiquement les coûts de production tout en offrant une grande modularité, ce qui est essentiel, qu’il s’agisse de besoins civils ou militaires.

Les enjeux duaux du projet sont manifestes. En effet, les communications satellites embarquées recouvrent à la fois des problématiques civiles (par ex. : accès internet à bords des avions de ligne par exemple) et militaires (par ex. : communication avec un drone de surveillance). Le projet KAPLA ambitionne de couvrir l’ensemble de ces bandes avec le même dispositif antennaire (soit pour la liaison montante, soit pour la liaison descendante), permettant ainsi de rationaliser les développements, l’industrialisation et donc de réduire les coûts.

Les enjeux économiques sont aussi importants. Les marchés civils et militaires pour les applications Satcom en bande Ka sont en pleine croissance. Le projet KAPLA permettra de maintenir l’indépendance et la compétitivité de l'industrie de défense et civile française dans ce domaine très compétitif où la concurrence américaine est forte.