Le radar métamatériel peut améliorer la vision des voitures et des drones

De nos jours, de nombreuses personnes jouent avec de petits drones dans leur jardin. Tom Driscoll, cofondateur et directeur de la technologie d'une startup appelée Échodyne , est peut-être le seul dont le quadricoptère intègre le type de radar sophistiqué utilisé sur les avions de chasse. Nous l'avons fait voler, avons évité les collisions, nous nous sommes accrochés à l'un de nos ingénieurs et l'avons suivi dans mon jardin, explique Driscoll.

Les instruments radar qui peuvent être utilisés de cette manière sont normalement encombrants et extrêmement coûteux. Echodyne travaille sur un appareil suffisamment compact et bon marché pour être largement utilisé.

Les systèmes radar fonctionnent en envoyant des ondes radio et en utilisant les échos qui rebondissent pour créer une image d'un objet. Certains systèmes radar utilisent l'électronique pour orienter activement leurs ondes radio sortantes, au lieu de simplement balayer mécaniquement un faisceau selon un schéma fixe. Cela leur permet de scanner simultanément le ciel à la recherche d'objets et de suivre des objets spécifiques avec une grande précision. Mais les dispositifs complexes normalement nécessaires pour diriger les ondes radio, connus sous le nom de déphaseurs, rendent ce radar à balayage électronique coûteux et encombrant.

Cette feuille de métamatériau bon marché peut être utilisée pour orienter les faisceaux radar.

Le drone de Driscoll porte un instrument radar à balayage électronique qui n'a pas de déphaseur conventionnel. Les ondes radio sortantes sont dirigées avec un dispositif beaucoup plus simple, construit à l'aide de techniques empruntées à un domaine de recherche relativement nouveau sur ce qu'on appelle les métamatériaux.

Les métamatériaux permettent de contourner de nombreuses limitations physiques qui ont précédemment défini la façon dont les ingénieurs pouvaient contrôler la radio, la lumière et les ondes sonores. Par exemple, alors que les lentilles conventionnelles ont besoin de leur forme caractéristique pour courber les rayons lumineux au foyer, une lentille en métamatériau peut courber la lumière de la même manière tout en étant parfaitement plate.

Les métamatériaux sont fabriqués à partir de structures répétitives qui sont plus petites que la longueur d'onde du rayonnement électromagnétique manipulé. Echodyne fabrique ses métamatériaux en traçant des motifs répétitifs de câblage en cuivre sur une carte de circuit imprimé ordinaire.

Ce drone embarque un radar à balayage électronique avancé, équipement généralement beaucoup trop encombrant et coûteux pour de si petites embarcations.

Une carte avec plusieurs couches d'un tel câblage peut diriger les faisceaux radar. Et l'application de tensions différentes à certaines parties du câblage permet de contrôler activement le faisceau comme le ferait un déphaseur. N'importe quel fabricant de cartes de circuits imprimés pourrait les produire, dit Driscoll.

Les systèmes radar utilisés par l'armée commencent généralement à environ 100 000 dollars, explique Eben Frankenberg, PDG et autre cofondateur d'Echodyne. Il dit que son entreprise espère produire en masse des systèmes radar compacts qui ne coûteront que des centaines ou des milliers de dollars.

Driscoll dit que cela pourrait faire du radar à balayage un capteur standard pour les véhicules et les robots. Certains prototypes de voitures autonomes, dont celles de Google, utilisent des capteurs laser rotatifs pour observer le monde qui les entoure en 3D. Cette technique peut cartographier le monde en très haute résolution, mais sa portée diminue dans le brouillard ou la neige. Le radar n'a pas cette limitation, dit Driscoll.

Echodyne prévoit également de proposer ses systèmes aux militaires, et de remplacer les radars déjà utilisés commercialement : les paraboles tournantes que l'on voit sur les ferries et autres bateaux qui créent des cartes simples en balayant un faisceau autour, par exemple, ou les petits capteurs fixes dans certains voitures qui permettent à un système de régulateur de vitesse adaptatif de garder une distance de sécurité par rapport à la voiture qui précède.

Echodyne a été créé par la société de licences de brevets Entreprises intellectuelles . En 2013, Intellectual Ventures a créé une cellule dédiée à la constitution d'un portefeuille de brevets pour les métamatériaux et à trouver comment les commercialiser. Echodyne a également reçu un financement d'investissement du cofondateur de Microsoft, Bill Gates, et d'une société de capital-risque Groupe Madrona Venture .

David Smith , professeur à l'Université Duke qui étudie les métamatériaux et a travaillé avec Intellectual Ventures, affirme que l'approche d'Echodyne offre des moyens très flexibles de contrôler les ondes radio. Le plus grand défi de l'entreprise, dit-il, est de concevoir des systèmes radar complets qui peuvent être compétitifs sur le marché. Cela signifie égaler les performances des systèmes très haut de gamme utilisés par les militaires aujourd'hui pour réussir sur le marché de la défense, et contrôler soigneusement les coûts des applications dans l'industrie automobile.

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