Antennelinsen til vanddråber leder radiobølgeenergi gennem sin buede form

Denne nye "vanddråbe" antennelinsedesign til styring af radiobølgesignaler blev udviklet af et par antenneingeniører fra ESA og Sveriges Royal Institute of Technology, KTH.

På samme måde som optiske linser fokuserer lys, bølgelederlinser tjener til at lede elektromagnetisk radiobølgenergi i en given retning - for eksempel at sende en radar eller et kommunikationssignal - og minimere energitab i processen.

Traditionelle bølgelederlinser har et komplekst elektrisk følsomt dielektrisk materiale til at begrænse elektromagnetiske signaler efter ønske, men denne vanddråbes bølgelederlinse - når først dens øverste plade er tilføjet - kommer udelukkende til sin buede form, der leder signaler igennem den.

Opfinderne af dette nye objektivdesign, som modtog en ESA -pris for teknisk forbedring i februar 2017, kan lide at kalde det vanddråbeobjektivet, fordi dets form ligner de krusninger, der dannes af et vanddråbe på overfladen af ​​en væske.

Manglen på dielektrik i dette formbaserede design er en fordel, især for rummet - hvor de ville risikere at afgive uønskede dampe i orbitalt vakuum.

"Objektivets ekstremt enkle struktur skulle gøre det let og billigt at fremstille, åbner veje for en lang række potentielle materialer såsom metalliseret plast, "forklarer ESA -antenneingeniør Nelson Fonseca.

"Denne prototype er designet til 30 GHz-mikrobølgeområdet, men enkelheden i dens formbaserede design betyder også, at den skal kunne anvendes på et bredt frekvensområde-jo højere frekvens, jo mindre struktur, lette integrationen. "

Ideen kom ud af en brainstorm -session under en konference, forklarer KTH-antenneingeniør Oscar Quevedo-Teruel:"Vi tog" Rinehart-Luneburg-objektivet, "også kaldet den geodesiske linse, som vores udgangspunkt. Dette er en cylindrisk bølgelederlinse udviklet i slutningen af ​​1940'erne, mest til radarapplikationer.

"Vi ville have den samme præstation, samtidig reducere dens størrelse og højde. Så den idé, vi havde, var at bevare den funktionelle krumning af det originale design ved at folde det ind på sig selv, reducere sin profil med en faktor fire i det specifikke tilfælde af den fremstillede prototype. "

Denne første prototype af en vanddråbeobjektiv blev testet på KTH -faciliteter, Oscar tilføjer, at måle dets strålingsmønstre, effektivitet og gevinst:"Mens en konventionel Luneburg -linse kan lide af forhøjede dielektriske tab, især når det bruges ved højere frekvenser, dette design viser marginal signaltab takket være dets fuldt metalliske design. "

Udover rumapplikationer, såsom jordobservation og satellitkommunikation på små satellitter, denne antenne har også tiltrukket opmærksomhed fra ikke-rumfartsvirksomheder. Ericsson -virksomheden undersøger at bruge det kompakte design til femte generations mobiltelefonnetværk. Konceptet kunne også bruges til styringsradarer i den næste generation af selvkørende biler.