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Presse : Reportage : Visite de la plateforme expérimentale « Rayonnement et propagation guidée » du laboratoire ESYCOM, ou comment mesurer les ondes propagées par les objets de notre quotidien

Reportage : Visite de la plateforme expérimentale « Rayonnement et propagation guidée » du laboratoire ESYCOM, ou comment mesurer les ondes propagées par les objets de notre quotidien

Lors des FUTURE Days 2018 ayant pour thématique « Innovations et villes de demain », nous  avons eu la possibilité de visiter les équipements scientifiques de la Cité Descartes dont notamment les chambres anéchoïques du laboratoire ESYCOM1. Mais si, vous savez ! Ces petites salles dont les murs en mousse permettent d’absorber l’écho. On vous explique…

 

Une plateforme unique en Île-de-France

Ces chambres se trouvent sur la plateforme technologique « Rayonnement et propagation guidée » située au sein du Bâtiment Copernic de l’UPEM, qui regroupe des moyens d’expérimentations uniques au niveau académique en Île-de-France. Les FUTURE Days ont été l’occasion pour les visiteurs de découvrir ces équipements de mesure ainsi que leurs applications et leurs finalités impactant directement la vie quotidienne de chacun.

 

Nous voici donc parés de l’équipement idoine pour pénétrer dans l’antre des ondes radio.

 

Jean-Marc Laheurte, directeur du laboratoire ESYCOM, nous explique que la plateforme « Rayonnement et propagation guidée » de l’UPEM permet de mesurer les phénomènes liés à la propagation d’ondes radio dans l’espace libre (rayonnement) ou dans les circuits et les lignes (propagation guidée)

(Avez-vous saisi la différence entre le rayonnement et la propagation guidée ? Il s’agit d’une information importante pour comprendre la suite. N’hésitez pas à rembobiner l’article !)

Les domaines d’application de ces technologies sont ceux de la téléphonie mobile, des communications sans fil (Wi-Fi, Bluetooth), de l’Internet des objets, de la télévision ou de la radio, mais aussi de la localisation par ondes radio (radar), du paiement sans contact (NFC) ou de l’identification sans contact (RFID : les cartes Navigo par exemple.

 

 

Les chambres anéchoïques : qu’est-ce que c’est ?

Pour mesurer ces ondes, la plateforme « Rayonnement et propagation guidée » comprend trois chambres anéchoïques.

Jean-Marc Laheurte nous explique qu’une chambre anéchoïque est une salle d'expérimentation dont les parois absorbent les ondes électromagnétiques, et donc suppriment les réflexions (ou échos) pouvant altérer les mesures. Les chambres reproduisent alors des conditions dites d’espace libre. Elles sont d’autre part faradisées à l’extérieur, c'est-à-dire recouvertes d’un blindage métallique afin d’éviter les perturbations liées aux rayonnements extérieurs (Wi-Fi, téléphone, TV, etc.).

 

Sur cette image, une mini chambre anéchoïque (1.6m × 1m × 1.2m) dédiée notamment à la caractérisation d’étiquettes RFID ; ces fameuses étiquettes que l’on retrouve dans les vêtements neufs à des fins d’inventaire en temps réel, et d’antivols.

 

L’UPEM possède également une deuxième chambre anéchoïque, plus grande (3.9m × 3.2m × 2.5m) mesurant le diagramme de rayonnement et le gain d’antennes (= capacité de concentration du rayonnement d’une antenne dans une direction).

Nous entrons dans cet espace et ressentons immédiatement une sensation étrange : les chambres anéchoïques annihilent en effet également les échos acoustiques auxquels notre cerveau est habitué. Il est donc conseillé de ne pas rester plus de 45 minutes dans cet environnement, au risque de développer une forte confusion mentale…

 

Chambre anéchoïque de 3.9m × 3.2m × 2.5m

 

Sortis de cette expérience quelque peu troublante, nous nous dirigeons vers une cage de Faraday modulaire semi-anéchoïque cédée à l’UPEM par Orange Lab (8.8m × 3.9m ×2.9m). On nous explique que cette dernière permet :

- de recréer de manière contrôlée, un environnement de propagation électromagnétique à l’aide de panneaux réflecteurs ou absorbants, par exemple celui  d’un bâtiment ou d’une pièce, afin d’évaluer des systèmes de localisation par ondes radio ;

- d’évaluer les propriétés réfléchissantes ou absorbantes de matériaux de grandes dimensions, par exemple destinées à recouvrir des avions furtifs et les rendre invisibles aux radars, ou à protéger des zones de bâtiment des ondes radio.


Cette chambre ressemble beaucoup à la précédente mais est, comme son nom l’indique, modulaire : les parois anéchoïques peuvent donc être déplacées au besoin par les chercheurs, en fonction des mesures effectuées.

 

Cage de Faraday modulaire semi-anéchoïque

 

 

Chambre réverbérante ≠ chambre anéchoïque

Changement radical d’ambiance pour la suite de la visite de la plateforme : Jean-Marc Laheurte nous fait découvrir une chambre réverbérante.

Il s’agit d’une salle conçue pour que les réflexions sur les parois soient aussi nombreuses et diffuses que possible ; en d’autres termes, c’est peu ou prou l’inverse d’une chambre anéchoïque (nous le constatons d’ailleurs à la vue de la chambre, qui est constituée de parois métalliques, matériau, on le devine, n’ayant pas les propriétés absorbantes des parois des chambres anéchoïques).

La création d’une illumination diffuse, statistiquement uniforme, et calibrée en puissance, permet notamment :

- la mesure de compatibilité électromagnétique (CEM), c'est-à-dire la caractérisation des perturbations électromagnétiques causées par le rayonnement indésirable d'appareils électroniques (par exemple celui des ordinateurs) ainsi que la résistance ou la sensibilité  aux interférences radio d’autres équipements (par exemple le téléphone cellulaire ou les pacemakers) ;

- la mesure d’efficacité de blindage pour les matériaux ou d’efficacité de rayonnement pour les antennes.

 

Chambre réverbérante à brassage de modes. On voit au fond à droite le « brasseur », un ensemble de pales placées sur un axe de rotation motorisé qui permet de déformer la structure du champ éléctromagnétique.

 

Des outils de mesure à la pointe de la technologie

Ces outils de mesure du rayonnement que sont les chambres anéchoïques ou réverbérantes sont complétés par un banc de mesure sous pointes de circuits micro-ondes de très petites dimensions (de l’ordre du millimètre ou de quelques millimètres) dédié aux mesures en propagation guidée.

Ce banc de mesures est situé dans une salle blanche (ou propre), qui est, non pas une salle stérile comme on en trouve dans les hôpitaux, mais plutôt un endroit où est maîtrisée la concentration de particules ainsi que l’humidité, la température et la pression, pour qu’aucune particule ne vienne se glisser sous les pointes du banc.

 

Banc de mesures sous pointes pour tests sur circuits & composants à des fréquences montant jusqu’à 67GHz.

 

Vous l’aurez compris, l’UPEM et plus particulièrement le laboratoire ESYCOM, possèdent des équipements de pointe dans le domaine de la mesure des ondes radio ; outils parfois un peu déroutants, et souvent extrêmement coûteux.

Les FUTURE Days ont été un moyen pour les visiteurs de les découvrir, et plus largement de rendre accessible à tous la recherche appliquée, et l’imaginer mise en action au sein des villes de demain !

 


1. Laboratoire Électronique, SYstèmes de COmmunication & Microsystèmes, sous la co-tutelle de l’UPEM, du CNAM et de l’ESIEE Paris.

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