Au début des années 1990, Peter Rossiter de SkyWave Mobile Communications a rencontré Michel Cuhaci, gestionnaire de la Recherche sur les technologies de pointe des antennes du Centre de recherches sur les communications (CRC), pour lui présenter les spécifications d'une nouvelle antenne que son entreprise souhaitait concevoir avec l'aide du laboratoire. Des spécifications, se rappelle Michel Cuhaci, qui seraient difficiles à respecter.

La jeune et petite entreprise travaillait sur un terminal satellitaire pour la gestion de biens. Elle souhaitait installer ce terminal à bord de camions, de wagons, de conteneurs et même de navires en mer pour permettre aux gestionnaires de parc de connaître précisément l'emplacement de leurs biens, mais aussi bien d'autres renseignements, comme la vitesse et la direction du déplacement, la condition du moteur, la température de la cargaison et la fréquence de l'ouverture des portes. En bref, une vaste gamme de paramètres relatifs à l'état et à la sécurité du véhicule ou de la cargaison. Toutefois, pour que le système fonctionne, l'antenne devait être assez petite, soit de la taille et de la forme d'un détecteur de fumée, pour être incluse à l'intérieur du terminal qui serait installé discrètement sur le bien. En outre, malgré sa petite taille et sa forme plate, l'antenne avait besoin d'assez de puissance et de sensibilité pour communiquer avec un satellite situé à 36 000 km au-dessus de l'équateur. Enfin, le coût de production de l'antenne ne devait pas dépasser trois dollars l'unité.

Une antenne, explique Michel Cuhaci, est un transducteur. Elle change une forme d'énergie en une autre forme. Une antenne peut émettre ou recevoir des signaux. Lors d'une émission, l'antenne transforme un signal électrique en onde électromagnétique, élément fondamental de la communication sans fil. Lors d'une réception, elle inverse la procédure et capture l'onde électromagnétique qui transporte le signal pour la transformer en énergie électrique pouvant être déchiffrée et traitée par des composants électroniques et logiciels.

Michel Cuhaci savait que les spécifications de SkyWave seraient difficiles à respecter, mais il savait également que le laboratoire disposait des outils et des compétences nécessaires pour y parvenir. Non seulement son groupe était le plus grand groupe indépendant de recherche sur les antennes au Canada, mais il possédait aussi des installations pour la modélisation, le prototypage et la caractérisation des antennes. Plus important encore, ajoute Michel Cuhaci, le laboratoire suit invariablement une approche à deux volets pour la recherche. En effet, il travaille avec le client pour développer des prototypes d'antenne adaptés aux applications précises, et souvent très complexes, de ce dernier tout en mettant en œuvre un programme dynamique de recherche novatrice et visionnaire.

« Le travail que nous accomplissons aujourd'hui avec nos clients s'appuie sur des recherches menées il y a dix ans », explique Michel Cuhaci. « Nous devons être à l'avant-garde et avoir en main des outils et des technologies efficaces lorsqu'un client nous présente une nouvelle application. Sinon, il est déjà trop tard. »

Devant les spécifications astreignantes de SkyWave, le personnel du laboratoire de Michel Cuhaci a commencé par effectuer une modélisation complexe des caractéristiques électromagnétiques des configurations possibles de l'antenne. Il a étudié l'ensemble des possibilités, y compris différentes formes de plaques en microruban, d'alimentations et de matériaux d'antenne.

Selon Peter Rossiter, cette étape a permis de réduire la durée et les coûts du développement. « Nous avons pu examiner une dizaine de configurations en quelques semaines, raconte-t-il, et prédire leur rendement avec précision, sans fabriquer ni éprouver de nombreux prototypes très coûteux. »

Après avoir choisi les configurations prometteuses, Michel Cuhaci et Peter Rossiter ont demandé à l'atelier de modélisation du CRC de construire les prototypes d'antenne s'y rapportant. On a ensuite mis à l'essai et caractérisé ces prototypes dans des chambres anéchoïques électromagnétiques spéciales, puis on a amélioré et éprouvé à nouveau les meilleurs appareils pour optimiser leur rendement. « Par l'entremise du CRC, nous avions accès à des chambres d'essai, à des analyseurs de réseau automatisés et à des antennes d'essai étalonnées. Grâce à cela, nous avons pu prendre des mesures très précises et reproductibles pour les prototypes d'antenne. »

Installations de pointe du CRC de mises à l'essai d'antennes aujourd'hui.

Ces mesures étaient si précises et reproductibles, ajoute Peter Rossiter, que les résultats soumis par SkyWave à INMARSAT, le consortium de réseaux de communication à qui SkyWave souhaitait offrir son produit, ont permis à son terminal de satisfaire du premier coup aux exigences strictes de cette organisation. « Treize mois après le premier contact avec le CRC, nous avions une antenne et un terminal complets ainsi qu'une homologation de type de la part d'INMARSAT. »

Aujourd'hui, SkyWave est un chef de file mondial des systèmes mobiles de suivi des biens par satellite. L'entreprise compte plus de 100 000 utilisateurs dans le monde entier, cumule des ventes de 50 millions de dollars pour les dix dernières années et semble destinée à un avenir prometteur. Un avenir, souligne Peter Rossiter, relié étroitement à la conception d'antennes.

« Au cours des cinq à dix prochaines années, nous étudierons des faisceaux de plus en plus petits, nous examinerons la réutilisation des fréquences, comme pour les systèmes cellulaires, et nous aurons besoin de plus d'antennes adaptatives et intelligentes (mise en forme de faisceau, annulation du brouillage). Et tout cela devra se faire à un prix ridiculement bas, » ajoute-t-il.

Il n'est pas surprenant d'apprendre que le laboratoire de Michel Cuhaci concentre précisément ses efforts de recherche à long terme sur ces types de projets. Par exemple, le groupe de Michel Cuhaci travaille sur des concepts d'antenne pour des bandes de fréquences qui sont inutilisées actuellement, mais qui devraient devenir accessibles dans 10 à 15 ans, compte tenu de la saturation actuelle du spectre électromagnétique. Ces bandes de hautes fréquences soutiendront vraisemblablement une nouvelle génération d'appareils médicaux de diagnostic et de traitement ainsi que des appareils d'inspection et de sécurité. Toutefois, selon Michel Cuhaci, ces applications auront d'abord besoin d'antennes pouvant envoyer et recevoir efficacement des renseignements à de très hautes fréquences avant de devenir réalité.

Le laboratoire travaille aussi sur un type d'antennes qui, d'après Peter Rossiter, s'avérera nécessaire dans son domaine, c'est-à-dire des antennes dont la complexité interne permettra de modifier les fréquences et de réorienter les signaux pour en accroître la puissance. Michel Cuhaci ajoute que le laboratoire étudie toujours de nouveaux matériaux ou concepts novateurs pour faciliter l'adoption des antennes de l'avenir par l'industrie. Le projet de mise au point d'antennes paraboliques orientables plates en est un exemple. Une simple modification de la forme simplifierait l'emballage, le transport et l'assemblage des antennes, à condition de maintenir ou d'améliorer leur rendement.

« Nous étudions aussi des technologies visant à produire des antennes abordables pour la population », explique Michel Cuhaci. « Lorsqu'il est question de l'intégration d'une antenne dans n'importe quel produit de consommation, les contraintes sont énormes. » Par exemple, le laboratoire étudie des solutions permettant d'imprimer des antennes à l'aide d'une imprimante à jet d'encre. « On le fait pour des photopiles économiques à l'aide de polymères et de nanomatériaux imprimés sur du plastique; nous pourrions donc peut-être utiliser ce procédé ici. »

Selon Peter Rossiter, la conception et le rendement des antennes de pointe sont essentiels à la réussite d'une entreprise comme la sienne. « L'antenne définit, dans une grande mesure, le rendement fondamental du terminal. Elle établit les véritables avantages de l'appareil. Les dispositifs de traitement numérique des signaux doivent effectuer rigoureusement leur tâche, mais l'antenne est véritablement l'élément duquel dépendra l'échec ou la réussite. »

Pour de plus amples renseignements, veuillez communiquer avec Michel Cuhaci, gestionnaire de la Recherche sur les technologies de pointe des antennes, à michel.cuhaci@crc.gc.ca ou au 613-998-2548.

Le 18 juin 2009, le CRC et SkyWave Mobile Communications ont reçu un prix de transfert de technologie des Partenaires fédéraux en transfert de technologie (PFTT). SkyWave comptait quatre ingénieurs lorsqu'il s'est joint pour la première fois au Centre d'innovation du CRC en 1997. Aujourd'hui, il est un chef de file mondial des produits et services de télématique, elle emploie 80 personnes et elle affiche des ventes cumulées de 50 millions de dollars pour les dix dernières années.
Rangée arrière (gauche à droite) : Michel Cuhaci (CRC), Peter Rossiter (SkyWave) et Vadim Volinski (SkyWave). Rangée avant (gauche à droite) : Aldo Petosa (CRC), Nicolas Gagnon (CRC) et Doug Reveler (SkyWave).