Étude, conception et réalisation des antennes à polarisation linéaire/circulaire pour les communications corporelles dans les mines souterraines

Dans le cadre de ce mémoire, on présentera une appréciation sur l’utilisation des antennes corporelles (Off-Body Antennas). Ces dernières, opèrent à la technologie de réseau en proximité du corps humain WBAN IEEE 802.15.6 (Wireless Body Area Network). Le WBAN est une technologie de réseau sans fil basée sur les radiofréquences, qui consiste à interconnecter sur, autour ou dans le corps humain de minuscules dispositifs pouvant effectuer des mesures (capteurs) ou agir de façon active (actionneurs) ou dans notre cas, la transmission des signaux RF (Antennes Corporelles). Ces dispositifs accommodant d'une grande autonomie et utilisant des courants de très faible puissance, peuvent être capables de dialoguer avec un centre de service distant, pour alerter un service d'urgence hospitalier par exemple. Les principales applications sont assez exhaustives, notamment dans les domaines de la santé, des premiers secours, du militaire, du divertissement, du sport… ou bien tout récemment dans le milieu des mines souterraines qui se trouve être un endroit hostile, hasardeux, dangereux et périlleux, pour la santé et la sécurité des mineurs. En effet, les mines souterraines sont sujettes à plusieurs accidents, notamment dû aux conditions contingentes et imprudentes du milieu, telle que l’accumulation de substances toxiques à savoir le monoxyde de carbone (CO), les gaz inflammables tels que le méthane (CH4), les incendies et la concentration insuffisante d'oxygène. On se rappelle de l’accident de la mine de charbon à Greymouth, New Zealand le 19 Novembre, 2010 et l’accident des mineurs Chiliens le 05 Août 2010. À cet effet, développer un système de communication utilisant la technologie WBAN se trouve être un enjeu très crucial. Ainsi, la combinaison du mineur sera truffée de 2 types de capteurs : d’un côté, les capteurs environnementaux tel que les capteurs de monoxyde de carbone, de méthane, de gaz inflammable, de saturation d’oxygène et de souffre, et de l’autre côté, des capteurs des signaux vitaux du mineur tel que les capteurs de rythme cardiaque, de transpiration, de température, et de géo-localisation… Ces informations analogiques saisies par les capteurs sont converties numériquement puis transmises à l’aide d’antennes corporelles à la station de base à travers des répéteurs sans fils tout au long de la mine. Ces antennes doivent cependant, suivre un cahier de charge assez précis qui les contraint à être légères, à faible profile et à faible coûts. Aussi, elles doivent être performantes tels que ; avoir une très bonne adaptation d’impédance à proximité du corps humain, un bon rapport avant arrière (FBR), un taux d’absorption spécifique (SAR) réduit à la norme FCC autorisée de 1.6W/Kg moyennée à 1g de tissue humain, et finalement un très bon gain et un angle d’ouverture 3 dB étroit. Pour atteindre ces objectifs, on utilisera la technologie des méta-matériaux à savoir les AMC (Artificial Magnetic Conductor) et les FSS (Frequency Selective Surface). On appliquera aussi les Polariseurs pour la conversion linéaire vers circulaire pour des unités en mouvements afin de suivre à distance l’évolution de la santé du mineur dans la mine et le géo-localiser en tout temps et ainsi pouvoir le ramener facilement à la surface en cas de malaise ou de soins immédiats en cas de blessures, 
\nLe Québec et le Canada sont reconnus pour leurs multitudes mines de métaux précieux et les médias ne cessent de faire état des accidents qui arrivent assez souvent et qui malheureusement coûtent la vie de plus d’une personne, d’où la nécessité d’instaurer ce système de communication corporel dans les mines afin de limiter, voir prévoir les dégâts matériels et humains.

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