Améliorer la performance des systèmes de communication sans fil

Introduction

Dominic Deslandes, professeur au Département de génie électrique de l’École de technologie supérieure (ÉTS) depuis 2016 et membre du Laboratoire de communication et d’intégration de la microélectronique (LACIME), œuvre dans le domaine de la communication sans fil. Il travaille à développer des systèmes à faible consommation de puissance, des antennes reconfigurables à haute fréquence, des capteurs électromagnétiques et des guides d’onde adaptés aux térahertz.

Des systèmes sans fil bénéficiant de plus d’autonomie

Depuis sept ans, le professeur Deslandes travaille à développer des systèmes sans fil à très faible consommation de puissance, ce qui permet la miniaturisation des appareils et l’augmentation de l’autonomie. Il s’est associé à un autre professeur de l’ÉTS, Frédéric Nabki, et à des étudiants pour créer une nouvelle entreprise, Spark Microsystems, hébergée au Centech. L’entreprise est partie d’une vieille technologie, l’émetteur à étincelles, qui a été abandonnée au profit de la radio superhétérodyne, pour fabriquer un système de communication qui ne consomme que très peu d’énergie. Le minuscule circuit imprimé produit (1 mm sur 1 mm) réduit le temps requis pour envoyer un bit d’un point A à un point B (la latence) et peut être intégré dans tout appareil envoyant et recevant des données.

Cette technologie permet aussi de produire des capteurs qui suivent des paramètres en temps réel sur une chaîne de montage et qui fonctionnent avec l’énergie ambiante (chaleur, vibrations, lumière de l’éclairage artificiel), ce qui évite d’avoir à passer des fils dans les murs. La domotique est aussi un domaine visé par Spark Microsystems, les systèmes sans fil étant très attrayants lors de la modernisation d’édifices existants.

Équipe de Spark Microsystems

Des antennes reconfigurables à haute fréquence

Notre consommation de données effrénée crée une demande toujours plus grande de bande passante. Une des solutions envisagées est la transmission à plus haute fréquence, autour de 60 GHz, pour le futur réseau 5G. En effet, la fréquence des ondes utilisées est directement proportionnelle à la quantité de données qu’on peut transférer. Toutefois, plus on augmente la fréquence, plus l’atténuation des ondes dans l’air est grande. À basse fréquence, on peut se permettre d’envoyer le signal partout; à 60 GHz, le signal est fortement atténué et ne franchit pas de grandes distances. Pour pallier cette contrainte, Dominic Deslandes met au point des antennes reconfigurables pouvant diriger leur faisceau dans la bonne direction afin d’en concentrer l’énergie (Rahmani MH et Deslandes D., 2015). Ces antennes dites intelligentes sont prévues dans un horizon de cinq ans afin de former la prochaine génération de réseaux WLAN.

Des capteurs électromagnétiques aux effets visuels lors d’événements

Un autre champ de recherche du professeur Deslandes est la mise au point de capteurs petits, compacts et bon marché, fonctionnant au moyen d’ondes électromagnétiques, notamment pour détecter le moment où un liquide circulant en boucle fermée devient contaminé et doit être remplacé (Ndoye, M et coll., 2016).

Le professeur Deslandes a aussi collaboré avec l’entreprise montréalaise Pixmob, œuvrant dans le domaine événementiel, qui s’est rendu célèbre lors du spectacle de la mi-temps du Super Bowl 2014. Des chapeaux remis à tous les spectateurs à l’entrée du stade et munis d’ampoules LED commandées à distance ont servi à créer les effets visuels lors du concert de Bruno Mars.

Des guides d’ondes adaptés aux térahertz

Le professeur Dominic Deslandes

Un guide d’onde sert à transporter les ondes pour les soumettre à un traitement (filtrage du bruit, amplification, etc.). Les guides d’onde sont communs et utilisés fréquemment dans les systèmes à basse fréquence. Comme les propriétés des matériaux changent avec la fréquence, les guides d’onde existants ne fonctionnent pas dans les systèmes à plus haute fréquence.

Lors de ses études supérieures, le professeur Deslandes a été l’un des premiers à s’attaquer à l’élaboration de guides d’onde simple à fabriquer pour les fréquences comprises entre 10 et 100 GHz (Deslandes D. et Wu K., 2001; Deslandes D. et Wu K., 2006). Il travaille maintenant à créer un guide diélectrique pour l’intervalle supérieur de fréquences situées entre 100 GHz et quelques THz (Malekabadi et coll., 2014). Les contraintes économiques sont au cœur des choix de matériaux et de procédés de fabrication qui sont effectués. Le guide diélectrique doit être performant tout en pouvant être réalisé par un procédé de fabrication de masse.

Information supplémentaire

Les étudiants intéressés par ces projets de recherche peuvent contacter le professeur Dominic Deslandes pour obtenir plus d’information.