Objet de base

Lors de la r´edaction du brevet FR2955319 (et extension internationale WO20110862980) [173] (d´epos´e) intitul´e«Dispositif hyperfr´equences reconfigurable `a membrane d´eformable», un travail a ´et´e men´e sur la g´en´eralisation des concepts de reconfiguration m´ecanique de dispositifs hyperfr´equences `a base de membranes ultrasouples.

L’id´ee-clef est d’exploiter l’extrˆeme souplesse d’´elastom`eres de type polym`eres silicon´es asso- ci´es `a des actionneurs grand d´eplacement aux ´echelles interm´ediaires (millim´etriques et submilli- m´etriques) et des proc´ed´es technologiques appropri´es pour faire varier tr`es fortement, et au-del`a de l’´etat de l’art, les param`etres g´eom´etriques de dispositifs hyperfr´equences (par exemple des antennes, d´ephaseurs, cavit´es `a base de surfaces s´electives en fr´equence) et les reconfigurer. Le but est d’obtenir des fonctionnalit´es d’accord en fr´equence, de d´ephasage, de reconfiguration de faisceau (et notamment du balayage angulaire).

La brique de base de l’invention est constitu´ee d’un conducteur ´electrique (compos´e d’un ou plusieurs ´el´ements) reposant sur une membrane ultrasouple, plac´es au-dessus d’un ou plu- sieurs di´electriques, d’un autre conducteur ´electrique (compos´e d’un ou plusieurs ´el´ements et pouvant jouer le rˆole de plan de masse) et d’une (´eventuelle) deuxi`eme membrane ultrasouple.

Un actionnement grand d´eplacement (par exemple une commande ´electromagn´etique ou pneu- matique) est utilis´e pour faire varier la distance entre les deux conducteurs en d´eformant la ou les membranes.

Concr`etement, l’invention, dans sa formulation la plus g´en´erale, est d´ecrite comme ceci dans le brevet (revendication n°1) :

Dispositif hyperfr´equence reconfigurable caract´eris´e en ce qu’il comprend :

– un support m´ecanique d’au moins une membrane ´elastiquement d´eformable, ladite mem- brane pr´esentant un module ´elastique inf´erieur ou ´egal `a 500 MPa ;

– au moins un premier conducteur ´electrique dispos´e sur la membrane ;

– au moins un ´el´ement di´electrique

– au moins un deuxi`eme conducteur ´electrique isol´e ´electriquement du premier conducteur

´electrique ; et

– un moyen pour d´eformer la membrane, ledit moyen ´etant adapt´e pour exercer une force de d´eformation capable de modifier la distance H entre le premier conducteur ´electrique et le deuxi`eme conducteur ´electrique jusqu’`a au moins 100 %.

L’objet de base est d´ecrit Fig. 3.2 dans sa forme nominale et Fig. 3.3 dans ses formes d´eform´ees de mani`ere convexe (a) et concave (b).

Figure 3.2 – Objet de base

(a) (b)

Figure 3.3 – (a) Objet de base d´eform´e de mani`ere convexe (b) Objet de base d´eform´e de mani`ere concave

La brique de base g´en´erale est utilisable dans de tr`es nombreux dispositifs hyperfr´equences, selon la disposition et la nature des conducteurs, des di´electriques, des membranes ou de la nature de la technique d’actionnement.

Selon les variantes :

– les conducteurs 1 et 2 peuvent ˆetre tous les deux mobiles, ou un seul uniquement. Par exemple, dans le cas de dispositifs microrubans, le ruban et/ou le plan de masse peuvent ˆetre mobiles.(Voir Fig. 3.4). On notera que les structures de type plan de masse mobile, avec membrane en dessous du conducteur, permettent de d´eporter l’´elastom`ere en dehors de la structure de propagation et donc de supprimer les pertes qui lui sont associ´ees.

(a) (b)

Figure 3.4 – Dispositif microruban avec : (a) conducteur mobile (b) plan de masse mobile

– les conducteurs 1 et 2 peuvent ˆetre solides ou liquides (par exemple du m´etal liquide de type GaInSb), et ´eventuellement ˆetre magn´etiques. Dans ce dernier cas le conducteur peut ˆetre un aimant permanent magn´etique (par exemple du FePt, SmCo, AlNiCo,NdFeB) ou un mat´eriau magn´etique `a base de fer (FeNi, FeNiMo). Le conducteur peut aussi ˆetre constitu´e de l’association d’un conducteur proprement dit, comme de l’or ou du cuivre, associ´e `a un aimant permanent non conducteur comme une ferrite ou autre compos´e de terres rares.

– les membranes, pr´ef´erablement en ´elastom`ere silicon´e, peuvent ˆetre charg´ees en poudres magn´etiques (par exemples des ferrites ou du NdFeB, mais aussi tout type de poudres `a base de Fe, Ni ou Co)

– les di´electriques consid´er´es peuvent ˆetre solides, liquides, fluides (par exemple de l’air), de forte permittivit´e, magn´etiques. Ils peuvent aussi ˆetre des mat´eriaux multiphasiques comme des mousses ou des liquides charg´es en poudres di´electriques.

– la m´ethode d’actionnement peut ˆetre fluidique (par exemple pneumatique), ´electromagn´e- tique, magn´etostatique, magn´eto´elastique, ´electrostatique, pi´ezo´electrique, ´electrostrictif,

´electrorh´eologique, magn´etorh´eologique, thermique, `a base d’alliage `a m´emoire de forme thermique ou `a base d’alliage `a m´emoire de forme magn´etique.

– les membranes peuvent int´egrer des jauges pour le contrˆole et l’asservissement des d´epla- cements (par exemple des jauges pi´ezor´esistives)

– selon les variantes, la technologie d’excitation des dispositifs utilis´ee peut ˆetre planaire (microruban, alimentation par fentes, CPW avec plan de masse, triplaque, CPW classique avec cavit´e sup´erieure), 3D (par exemple en introduisant des guides d’ondes dans le cas ou l’´el´ement de support est m´etallique). Les dispositifs peuvent enfin ˆetre excit´es par une onde en espace libre.

Par duplication `a l’horizontale, la brique de base peut servir de base `a un r´eseau d’antennes, ou par duplication `a la verticale `a la r´ealisation de dispositifs multicouches. Les diff´erentes applications sont d´etaill´ees section 3.1.3.