Réinventer les systèmes RF pour l'ère post-5G : vers une convergence harmonique entre communication, détection et transfert de puissance

À l’ère post-5G, les systèmes sans fil sont appelés à dépasser leur fonction classique de transmission de données pour intégrer simultanément des capacités de détection, de communication et de transfert d’énergie. Cette convergence fonctionnelle représente une rupture de paradigme dans la conception des architectures radiofréquences, historiquement pensées comme des blocs dédiés, indépendants et spécialisés. L’objet de cette thèse est de démontrer qu’il est possible de concevoir des transcepteurs radiofréquences multifonctionnels, à la fois compacts, efficaces et capables de supporter plusieurs fonctions simultanément sur des ressources partagées, notamment harmoniques. Pour répondre à cet objectif, la thèse s’appuie sur trois ensembles de contributions majeures. Premièrement, elle exploite les propriétés non-linéaires de diodes pour générer des harmoniques larges bandes, permettant la création de canaux fréquentiels multiples à partir d’un seul signal fondamental. Deuxièmement, elle introduit une méthode de fusion de sous-bandes non contiguës, qui améliore significativement la résolution radar tout en s’adaptant à la fragmentation du spectre. Troisièmement, elle propose l’architecture d’un récepteur interférométrique multi-bande capable de démoduler des signaux de communication et de détecter simultanément des signaux radar sur plusieurs bandes harmoniques, jusqu’à la septième dans ce travail. L’ensemble de ces contributions sont validées par des démonstrations théoriques et expérimentales, incluant des prototypes de radars non-linéaires multifréquentiels, ainsi qu’un système de surveillance biomédicale en temps réel combinant détection des signes vitaux et communication bidirectionnelle, entre autres. L’enjeu principal de cette démonstration est de proposer une voie crédible vers l’unification fonctionnelle des systèmes radiofréquences de demain, adaptée aux contraintes de miniaturisation, de sobriété énergétique et de congestion spectrale. Ces résultats prometteurs ouvrent la voie à de nouvelles générations de dispositifs sans fil intelligents pour les villes connectées, la santé numérique, les systèmes embarqués et les applications spatiales.