L'agence spatiale européenne (ESA) a testé, avec l'entreprise française Asygn, une nouvelle puce capable d'orienter un faisceau radio sans aucune pièce mobile. Un savoir-faire qui pourrait être stratégique pour l'avenir des télécommunications satellites en Europe.
En matière de communication satellite, une petite révolution est en marche : les antennes à réseau phasé remplacent peu à peu les paraboles mécaniques, capables d'orienter leur faisceau radio sans le moindre mouvement. La prouesse repose sur un minuscule composant appelé « beamformer », qui joue avec la phase et l'amplitude du signal, comparable à un chef d'orchestre qui règle chaque instrument pour que l'ensemble joue dans la bonne direction. La société française Asygn vient d'en dévoiler une version particulièrement aboutie, testée avec succès dans les laboratoires de l'Agence spatiale européenne, l'ESA.
Cette puce française dirige les antennes à réseau phasé sans aucune pièce mobile
Traditionnellement, une antenne satellite doit être physiquement inclinée pour suivre sa cible dans le ciel, un peu comme on tournerait la tête pour suivre un avion du regard. Les antennes à réseau phasé s'affranchissent de cette contrainte mécanique. Composées de multiples petits émetteurs, elles orientent leur faisceau radio en jouant sur le minuscule décalage entre les signaux de chacun d'eux, ce que l'on pourrait comparer à une vague formée par plusieurs nageurs qui entrent dans l'eau les uns après les autres. La direction du faisceau change alors instantanément, sans moteur ni rotation.
Le secret tient en un composant appelé circuit de formation de faisceau, ou beamformer. En ajustant très finement la phase et l'amplitude du signal à chaque point de l'antenne, cette puce dessine littéralement la direction que prendra l'onde radio. Un travail de précision, invisible à l'œil nu, mais décisif pour la qualité de la liaison.
Ces beamformers ont un point commun avec les puces qui équipent nos smartphones. En fait, plus la technologie des semi-conducteurs en silicium progresse, plus ils rétrécissent, tout en gagnant en puissance. Cette miniaturisation change la donne pour les antennes à réseau phasé, qui deviennent plus compactes, plus fiables et surtout moins coûteuses à produire en série. De quoi les généraliser bien au-delà des satellites de télécommunications, par exemple pour la navigation, l'observation de la Terre depuis l'orbite, ou encore pour certaines missions spatiales, qui y ont désormais recours.
Un logo de l'ESA dessiné en ondes radio
C'est au sein du laboratoire RF Active Technology de l'ESTEC, le centre où l'ESA teste ses technologies les plus avancées, qu'Asygn a présenté sa nouvelle génération de puces. Pour prouver la précision de leur contrôle, les ingénieurs ont eu une idée à la fois maligne et esthétique, à savoir recréer le logo bleu et blanc de l'Agence spatiale européenne, en mesurant et en affichant, point par point, l'intensité du signal envoyé dans chaque direction, un peu comme si chaque pixel de l'image correspondait à un réglage différent du faisceau.
« Depuis des décennies, l'ESA explore de nouvelles façons de diriger électroniquement les ondes radio, pour des applications aussi bien spatiales que terrestres », rappelle Václav Valenta, ingénieur et spécialiste des antennes à réseau phasé à l'ESA. Aujourd'hui, l'agence mise sur deux familles de puces de formation de faisceau : les unes traitent le signal de façon continue (analogique), les autres le convertissent en données numériques pour plus de flexibilité, à condition qu'elles soient entièrement conçues et fabriquées en Europe. Un choix qui a du sens, pour ne plus dépendre de fournisseurs extra-européens pour des composants aussi sensibles.
Chez Asygn, tout l'intérêt est de concevoir des puces dédiées à des bandes de fréquences précises (les bandes X et Ka, utilisées notamment pour les communications satellite à très haut débit), afin d'atteindre les niveaux de performance exigés par les applications les plus sensibles. « Notre objectif est de simplifier l'intégration pour les fabricants d'antennes, en offrant un contrôle très fin de la phase et de l'amplitude, ainsi qu'un signal le plus "propre" possible, débarrassé des parasites électroniques, le tout réuni sur une seule puce », explique Clément Jany, codirecteur de l'unité radiofréquence de l'entreprise. Le logo de l'ESA dessiné en ondes radio n'était qu'une démonstration. Mais il montre bien l'enjeu réel derrière ces puces miniatures, qui est de faire de l'Europe un acteur incontournable du spatial de demain, une antenne à la fois.
