Un article récemment publié dans Electronique Mag met en lumière les enjeux technologiques liés aux systèmes micro-ondes modernes et à leur intégration dans des environnements exigeants (aéronautique, spatial, défense, télécommunications avancées).
Le post associé publié par Apollinaire Composites Technologies souligne l’importance croissante de la maîtrise des matériaux dans ces architectures RF à haute fréquence.

Passage à 18–40 GHz : un changement d’échelle physique

Le développement des systèmes en bandes Ku (≈18 GHz) et Ka (≈40 GHz) impose un changement d’échelle radical :

• Longueur d’onde λ₀ ≈ 16,7 mm à 18 GHz
• Longueur d’onde λ₀ ≈ 7,5 mm à 40 GHz

À 40 GHz :

• Les pertes d’insertion augmentent proportionnellement à f·tan δ
• Les tolérances d’épaisseur deviennent critiques (±50–60 µm typiquement)
• Les défauts de surface ou discontinuités > λ/50 deviennent électriquement significatifs
• La maille des cœurs sandwich doit rester ≤ λ/10

La performance radôme n’est donc plus uniquement une question mécanique ou environnementale : elle devient un problème électromagnétique couplé au procédé composite.

Matériaux : arbitrage thermique, diélectrique et industriel

Dans ce contexte, le choix matrice/renfort devient stratégique.

Matrices haute température

Les systèmes BMI et PEEK restent des références industrielles, mais présentent des limites distinctes :

• BMI (bismaléimide) : Tg élevée (~300 °C), bonne tenue mécanique à chaud après post-cure, mais sensibilité hot/wet et process exigeant.
• PEEK : excellente résistance chimique et faible absorption d’eau, mais chute de rigidité au-delà de 175–200 °C (Tg ≈145 °C), malgré Tm 343 °C.

Ces arbitrages sont détaillés dans notre base comparative interne .

Pour des environnements combinant haute température et contraintes RF (radômes proches de sources chaudes, antennes actives), des matrices polyimides de type PETI ou des phthalonitriles non fluorés apportent une marge thermique supérieure, sous réserve de protection anti-oxydation adaptée .

Renforts et architecture

Pour les bandes Ku/Ka :

• Quartz : εr ≈3,8 ; tan δ ≈10⁻⁴ → référence radôme faible perte
• Verre E ou S : compromis coût/performance
• Fibre carbone : à exclure en chemin RF direct

L’architecture sandwich demi-onde avec couches d’adaptation quart-d’onde reste la configuration de référence pour limiter le mismatch TE/TM et le BSE, comme synthétisé dans notre référentiel Ku/Ka .

Procédé : le facteur souvent sous-estimé

À 40 GHz, le procédé devient aussi critique que le matériau :

• Maîtrise hygrométrique (<50 % RH)
• Contrôle strict des épaisseurs et de la planéité
• Porosité minimale (micro-CT / UT C-scan)
• Rugosité σ_rms ≪ λ/16

La stabilité diélectrique dépend autant de la formulation que de la maîtrise du taux de conversion et du contrôle des interfaces (adhésifs, peintures, protections foudre segmentées).

Qualification : convergence mécanique – RF – environnement

Un radôme performant doit satisfaire simultanément :

• Mesures S-paramètres libre-espace Ku/Ka
• Essais antenne + radôme selon RTCA DO-213A
• Essais environnementaux selon RTCA DO-160
• Évaluation PIM selon IEC 62037

La qualification ne peut plus être séquentielle ; elle doit être intégrée dès la phase d’architecture matériau.

Mise en perspective : vers des composites RF-spécifiques

L’évolution des fréquences et des puissances conduit à une spécialisation croissante des composites :

• Formulations low-loss dédiées 26–40 GHz
• Architectures multi-couches accordées
• Additifs thermiques à faible impact diélectrique
• Revêtements protecteurs RF-transparents
• Approche « design-to-tolerance » dès la CAO

La frontière entre ingénierie matériaux et ingénierie électromagnétique devient de plus en plus perméable.

Conclusion

L’article d’Electronique Mag rappelle que l’innovation micro-ondes ne se limite pas aux composants actifs : elle repose également sur la capacité des matériaux et des procédés composites à suivre la montée en fréquence, en puissance et en exigence environnementale.

Chez Apollinaire, ces travaux s’inscrivent dans une approche intégrée combinant :

• caractérisation diélectrique multi-bande,
• ingénierie matrice haute température,
• contrôle procédé micronique,
• qualification RF et environnementale couplée.

La performance radôme Ku/Ka n’est pas une propriété matériau isolée : c’est le résultat d’un système composite complet, conçu dès l’origine pour répondre aux contraintes électromagnétiques, thermiques et industrielles.

Pour en savoir plus : Micro-ondes, matériaux et radômes : quelles implications pour les composites haute performance ?