Vers une connectivité à 360° en bande THz

Les communications dans les bandes millimétriques et THz, offrant des capacités de transfert importantes (débit), visent à étendre les systèmes actuels en bande E (71-76 et 81-86 GHz). Le cas d’usage principal à ce jour vise à supporter les déploiements radio de cœur de réseaux 5G et 6G. Pour cela, des liaisons point à point en ligne directe sont en phase de développement, avec des déploiements prévus dans la bande D (140-150 GHz) d’ici 2030 et au-delà (bande H, 300 GHz) d’ici 2035-2040.

Au-delà de ce cas d’usage qui utilise des antennes traditionnelles qui concentrent le faisceau, des applications en intérieur sont aussi à l’étude, nécessitant des approches différentes sur le rayonnement des ondes pour couvrir le lien entre émetteur et détecteur. Celles-ci nécessitent alors des antennes moins directives avec une ouverture plus large, idéalement à 360°. Une approche possible consiste alors à utiliser des guides d’ondes topologiques à fuite dont la direction de rayonnement dépend de la fréquence. Dans ces travaux que nous avons menés avec nos partenaires de NTU Singapour et de l’Université Notre-Dame aux USA, le CNRS a réalisé à la fois la caractérisation des dispositifs THz et a permis la mise en œuvre d’une preuve de concept (PoC, Proof of Concept) de réalisation du rayonnement tri-dimensionnel du guide à fuite, celui-ci réalisé en silicium. Ce guide à fuite, couplé à des convertisseurs THz (photomélange), permet une fonctionnalisation de la source THz, rendant possible de rayonner le signal dans une grande partie de l’espace avec une spatialisation définie par le design du dispositif rayonnant. Des performances de distribution spatiale de signaux portant de 20 à 28 Gbit/s, et ce de 310 à 335 GHz ont pu être atteints avec le dispositif, ouvrant la voie à des liens THz point-multi-point spatialement distribués.