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La chambre anéchoïque : une salle d’expérimentation pour tester les réseaux 5G et l’IoT


Disposant de deux chambres anéchoïques, Orange est à la pointe de la recherche pour accompagner l’essor des nouvelles technologies et les nouveaux usages.


Disposant de deux chambres anéchoïques, dont l’une installée au campus SophiaTech et destinée à mesurer les performances des antennes pour les futurs réseaux 5G, Orange est à la pointe de la recherche pour accompagner l’essor des nouvelles technologies et les nouveaux usages.

Depuis deux ans déjà, Orange dispose de deux chambres anéchoïques, l’une inaugurée le 3 mai 2016 à Orange Gardens, l’écocampus de Châtillon dédié à la recherche et à l’innovation, l’autre le 4 novembre de la même année dans les locaux du LEAT (Laboratoire d’électronique, antennes et télécommunications) sur le campus SophiaTech dans le cadre du CREMANT (Centre de REcherche Mutualisé sur les ANTennes : laboratoire commun entre Orange Labs, l’Université Côte d’Azur et le CNRS).

Ces espaces fermés et métalliques, dont les parois intérieures sont recouvertes de matériaux absorbants évitant la réflexion des ondes électromagnétiques, sont conçus d’une part, pour éliminer toute perturbation extérieure susceptible de gêner les mesures, et d’autre part, pour maîtriser les émissions à l’intérieur de la pièce dans une très large gamme de fréquences (30 MHz à plus de 100 GHz). Ces chambres sont destinées à mesurer la performance des systèmes de communication sans fil, à étudier les risques de brouillage entre technologies et à mesurer la compatibilité électromagnétique des câbles.

Un champ d’étude et de mesure des systèmes antennaires

La chambre anéchoïque commune de SophiaTech a la particularité d’être entièrement « sourde ». Destinée à mesurer les performances des antennes pour les futurs réseaux 5G, l’Internet des Objets, ou encore les communications de véhicule à véhicule, offrant la possibilité à ces derniers d’échanger automatiquement des informations entre eux, cet espace de 60 m², pouvant accueillir des antennes allant jusqu’à 2 m de diamètre et 100 kg, permet de réaliser des tests dans un environnement dénué de tout obstacle réfléchissant et de signaux externes perturbateurs.

Les projets de recherche menés grâce à ce dispositif se concentrent autour de trois axes :
● L’exploration de nouvelles technologies antennaires comme les antennes adaptatives pour les réseaux 5G, notamment pour les fréquences supérieures à 3 GHz, voire supérieures à 30 GHz, qui, en combinant un grand nombre d’antennes à l’émission ou à la réception, permet par exemple d’accroître la portée de systèmes mobiles et leur capacité à accueillir un plus grand nombre d’utilisateurs.
● La conception d’antennes et de capteurs pour des secteurs en croissance comme l’Internet des Objets, la ville et la maison intelligentes, l’e-santé, les véhicules autonomes connectés.
● Les logiciels permettant de modéliser les antennes afin de prévoir leurs caractéristiques de rayonnement.

Afin d’améliorer les performances de cette chambre anéchoïque, ses fonctionnalités ont été récemment étendues. « Le projet universitaire RANDOM@SophiaTech2.0 (Plateforme de mesure de Rayonnement électromagnétique d’Antennes et de Diffraction jusqu’aux Ondes Millimétriques, d’objets communicants, de capteurs et de systèmes radars) a financé cette année la réalisation et la mise en service d’une base compacte et d’équipements électroniques autorisant des mesures de rayonnement et de diffraction des champs électromagnétiques jusqu’à 260 GHz avec une dynamique d’au moins 70 dB », explique Éric Bonneau, Responsable des Antennes chez Orange. Avec ces fonctionnalités étendues, le projet offre de nouvelles possibilités de mesure d’antennes actives (5G, backhaul…), « dans les conditions du champ lointain entre 3 et 200 GHz, donc sans avoir recours aux transformations classiques NF-FF (near-field-to-far-field) qui nécessitaient la connaissance de deux composantes champ en amplitude et phase », précise Éric Bonneau.

La chambre devient ainsi un outil essentiel pour la caractérisation des antennes actives lorsqu’un signal modulé leur est appliqué. « Afin d’être plus agiles dans nos mesures expérimentales, nous avons fait le choix de développer nos propres outils d’acquisition sur ces deux bancs, basés sur les bibliothèques du fabricant de la chambre pour le pilotage des positionneurs et sur notre expérience de contrôle des équipements hyperfréquences », poursuit Éric Bonneau.

Mesurer des antennes directives dans un espace limité

L’un des avantages de cette chambre anéchoïque est d’être dotée d’un équipement de type CATR (compact antenna test range). Ce dernier permet de générer dans une zone prédéfinie de la chambre anéchoïque une zone dite tranquille (équiphase et équiamplitude, afin de recréer les conditions de mesure en champ lointain). La chambre anéchoïque peut ainsi autoriser la mesure d’antennes directives en hautes fréquences ou actives (5G, backhaul…) dans un espace limité.

Mais cet outil sophistiqué et de très haute précision a nécessité une attention toute particulière, notamment lors de sa conception. « La complexité de la réalisation des outils de la chambre et des alignements avec du matériel hors norme, venant de différents prestataires, des quatre coins de l’Europe et des États-Unis, a suscité beaucoup de soucis logistiques », reconnaît Éric Bonneau.

L’investissement d’Orange dans ce type d’outils souligne combien la recherche dans ce domaine est essentielle. En effet, même si on ne les voit pas toujours, les antennes sont partout autour de nous, dans nos ordinateurs, nos portables… et prennent désormais de nouvelles formes, car les signaux détectés sont de plus en plus subtils. Chaque objet communicant du futur aura sans doute une antenne spécialement conçue pour lui. Dans ce contexte, la recherche, notamment via les chambres anéchoïques, est une obligation pour accompagner l’essor des nouvelles technologies et les nouveaux usages.


Disposant de deux chambres anéchoïques, Orange est à la pointe de la recherche pour accompagner l’essor des nouvelles technologies et les nouveaux usages.


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