Antenner til lighter, mere økonomiske kommunikationssatellitter

En telekommunikationsingeniør ved NUP/UPNA-Public University i Navarra har designet to antenneprototyper til kommunikationssatellitter; de tilbyder mere lette løsninger, er mindre omfangsrige end dem, der bruges konventionelt og udgør betydelige besparelser for rumindustrien, som allerede har udtrykt interesse for dem. ESA-European Space Agency, blandt andre, har samarbejdet i sit arbejde.

Som ingeniøren Amagoia Tellechea forklarede, "rumindustrien søger i stigende grad lettere antenner, fordi disse aspekter reducerer omkostningerne ved opsendelse af satellitterne betydeligt". De seneste år har der været betydelige fremskridt på dette område takket være udviklingen af ​​forskellige teknologier, såsom antenner baseret på delvist reflekterende overflader (PRS) eller ultratynde antenner baseret på metasurfaces (kunstige strukturer designet til at vise funktioner, der ikke findes i naturen).

Så i sit speciale brugte forskeren PRS-baseret teknologi til at optimere en antenne til en satellit beregnet til sporing, telemetri og kontrol. Dette system er afgørende for at gøre det muligt for andre satellitter at fungere korrekt, såsom, for eksempel, GPS-systemer placeret i en mellemlang bane i en afstand på omkring 20, 000 km fra Jorden. "Sporingens hovedfunktioner, telemetri- og kontrolsystemer er knyttet til overvågningen af ​​satellitternes delsystemer, såsom at tænde og slukke for motorerne, indsættelse af solpaneler, osv. De er også ansvarlige for at kontrollere satellitternes orbitale parametre og overvåge kommunikationen med kontrolcentrene på Jorden for at opdage mulige fejl og implementere løsninger, " sagde Tellechea, som skrev sit speciale i NUP/UPNA's Antenne Research Group.

En lejlighed, letvægts, omkostningseffektiv løsning

Prototypen udviklet ved hjælp af denne teknologi er en flad, letvægts, omkostningseffektiv løsning bestående af et metallisk jordplan med et udstrålende element i midten og en reflekterende overflade over. Designet genererer et resonanshulrum, der øger forstærkningen. Denne antenne kan bruges i stedet for en meget mere kompleks, mere omfattende konventionelt system bestående af 27 patch-antenner.

I anden del af sit speciale designede forfatteren en satellitantenne baseret på den nye metasurface-teknologi til applikationer som tv, Internet eller radar, der opererer på Ku-båndet (del af det ikke-synlige elektromagnetiske spektrum placeret i mikrobølgeområdet af frekvenser). Arbejdet blev udført i samarbejde med Applied Electromagnetism Group ved University of Siena, eksperter inden for metasurfaces, og har for første gang inkluderet teoretisk modellering, implementerings- og fremstillingsdetaljerne for en metasurface-antenne, der er i stand til at give dobbelt cirkulær polarisering. Dette hidtil uhørte design produceret af ingeniøren har en innovativ metasurface-antenne, der er i stand til at levere strålingsdiagrammer med både højre og venstre cirkulær polarisation, dermed sikre robust, alsidig kommunikation mellem satellitterne og jordstationerne.

Den foreslåede antenne består af et materiale med lavere elektrisk ledningsevne (kendt som dielektrisk), hvilket har gjort det muligt at opnå en konfiguration med en tykkelse på kun en millimeter. Løsningen er blevet eksperimentelt valideret, og den har vist sig at have potentiale for anvendelse til at erstatte to forskellige antenner, der i øjeblikket anvendes til applikationer i det ovennævnte Ku-bånd. Tilføjelsen af ​​antenner af denne type til satellitsystemer udgør en enorm besparelse for rumindustrien. Derfor har nationale og internationale virksomheder vist stor interesse for løsninger af denne type.