Avec l’arrivée de la 6G et la demande en débit, de meilleures antennes pour la connectivité haut débit doivent être développées. À Rennes, des scientifiques explorent les propriétés de métasurfaces qui offrent une meilleure bande passante.

Alors que la 5G s’est démocratisée, les chercheurs et chercheuses préparent déjà l’arrivée de la génération suivante. La 6G demandera en effet des équipements adaptés à ces nouvelles gammes de fréquences.

« Je me concentre sur l’activité qui anime le plus de scientifiques dans mon laboratoire : l’électromagnétisme appliqué, explique David González Ovejero, chargé de recherche CNRS à l’Institut d’électronique et des technologies du numérique1 . Derrière ce nom, on retrouve en fait des choses que l’on utilise au quotidien, comme la conception de systèmes antennaires pour les téléphones portables ou les radars de proximité pour les voitures. L’IETR est un centre d’excellence au niveau européen et assez connu à l’échelle mondiale. »

David González Ovejero travaille à la fois sur des applications pour le domaine des communications spatiales, avec des antennes pour les transmissions par satellite ou pour apporter du WIFI dans des trains et des avions, ainsi que sur des communications terrestres. Il s’agit aussi de concevoir des antennes pour les communications hertziennes. Des travaux qui, dans les deux cas, emmènent le chercheur à utiliser des ondes millimétriques et submillimétriques, c’est-à-dire des fréquences très élevées.

Vers la 6G

« L’objectif est cependant de monter encore en fréquences pour atteindre des débits suffisants pour les services envisagés pour la future 6G, poursuit David González Ovejero. Par exemple, le premier standard de téléphonie mobile largement adopté, le GSM, marchait autour d’un gigahertz de fréquence. La bande passante du système était en partie limitée par l’antenne de réception, qui offre généralement une bande passante relative de 10 %. Imaginons que l’on pousse la fréquence à 100 gigahertz, si la bande passante relative reste de 10 %, la bande passante totale passera de 0,1 gigahertz à 10 gigahertz. Plus on monte en fréquence, plus la bande passante – et donc le débit – augmente. »

Ces avancées accordent des services de meilleure qualité et permettent de nouvelles fonctionnalités, qui demandent parfois une fiabilité absolue comme la télémédecine ou les voitures connectées. Mais il n’est pas aussi simple de monter en fréquences.

« Plus une onde a une fréquence élevée, plus elle subit de pertes quand elle se propage, précise David González Ovejero. Ces pertes sont même proportionnelles au carré de la fréquence. La première réaction serait de compenser ces pertes en augmentant la puissance du signal, mais cette solution est trop énergivore. Un des seuls éléments que l’on peut efficacement améliorer, c’est l’antenne. »

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