Dit nieuwe "waterdruppel"-antennelensontwerp voor het richten van radiogolfsignalen is ontwikkeld door een paar antenne-ingenieurs van ESA en het Zweedse Royal Institute of Technology, KTH.

Op dezelfde manier waarop optische lenzen licht focussen, Golfgeleiderlenzen dienen om elektromagnetische radiogolfenergie in een bepaalde richting te sturen - bijvoorbeeld om een ​​radar of een communicatiesignaal uit te zenden - en het energieverlies tijdens het proces te minimaliseren.

Traditionele golfgeleiderlenzen hebben een complex elektrisch gevoelig diëlektrisch materiaal om elektromagnetische signalen naar wens te beperken, maar deze golfgeleiderlens met waterdruppels - zodra de bovenplaat is aangebracht - komt puur neer op zijn gebogen vorm die signalen er doorheen stuurt.

De uitvinders van dit nieuwe lensontwerp, die in februari 2017 een ESA Technical Improvement-prijs ontving, noem het graag de waterdruppellens omdat zijn vorm lijkt op de rimpelingen die worden geproduceerd door een waterdruppel aan het oppervlak van een vloeistof.

Het ontbreken van diëlektrica in dit op vorm gebaseerde ontwerp is een voordeel, vooral voor de ruimte - waar ze het risico zouden lopen ongewenste dampen af ​​​​te geven in orbitaal vacuüm.

"De extreem eenvoudige structuur van de lens zou het gemakkelijk en goedkoop moeten maken om te produceren, het openen van wegen naar een breed scala aan potentiële materialen zoals gemetalliseerde kunststoffen, " legt ESA-antenne-ingenieur Nelson Fonseca uit.

"Dit prototype is ontworpen voor het 30 GHz-microgolfbereik, maar de eenvoud van het op vorm gebaseerde ontwerp betekent ook dat het toepasbaar moet zijn op een breed frequentiebereik - hoe hoger de frequentie, hoe kleiner de structuur, integratie te vergemakkelijken."

Het idee kwam voort uit een brainstormsessie tijdens een conferentie, legt KTH-antenne-ingenieur Oscar Quevedo-Teruel uit:"We namen de "Rinehart-Luneburg-lens, " ook wel de geodetische lens genoemd, als ons uitgangspunt. Dit is een cilindrische golfgeleiderlens ontwikkeld in de late jaren 1940, meestal voor radartoepassingen.

"We wilden hetzelfde optreden, terwijl de grootte en hoogte worden verminderd. Dus het idee dat we hadden was om de functionele kromming van het oorspronkelijke ontwerp te behouden door het op zichzelf te vouwen, het profiel met een factor vier verminderen in het specifieke geval van het vervaardigde prototype."

Dit eerste prototype van een waterdruppellens werd getest in KTH-faciliteiten, Oscar voegt eraan toe, om zijn stralingspatronen te meten, efficiëntie en winst:"Hoewel een conventionele Luneburg-lens kan lijden aan verhoogde diëlektrische verliezen, vooral bij gebruik bij hogere frequenties, dit ontwerp vertoont marginaal signaalverlies dankzij het volledig metalen ontwerp."

Naast ruimtetoepassingen, zoals aardobservatie en satellietcommunicatie op kleine satellieten, deze antenne heeft ook de aandacht getrokken van niet-ruimtevaartbedrijven. Het bedrijf Ericsson onderzoekt het gebruik van het compacte ontwerp voor de vijfde generatie mobiele telefoonnetwerken. Het concept zou ook kunnen worden gebruikt voor geleidingsradars in de volgende generatie zelfrijdende auto's.