Nízkonákladové antény s několika paprsky
ESA a evropský průmysl společně patentovaly nový typ antény pro vysílání několika paprsky. Novinka umožňuje dosáhnout vysokého datového toku za nižší cenu, přičemž je využitelná jak pro telekomunikační družice, tak pro mise dálkového průzkumu Země.
Nasazení několika rádiových paprsků umožňuje jednotlivým anténám přijímat nebo předávat souběžně několik signálů. A to ať již v oblasti telekomunikací, nebo skenování v radarovém stylu.
„Normálně je více paprsků vytvářeno použitím antén fázových polí,“ vysvětluje specialista na antény v ESA Nelson Fonseca. „Jenže ty jsou extrémně komplexní a vyžadují drahou elektroniku, aby správně pracovaly.“
„Namísto toho jsme se proto rozhodli pro použití ‘paralelního deskového vlnovodu’ na standardní anténě, aby došlo ke vzniku a zaměření samostatných paprsků kvazi-optickým způsobem.“
„Pečlivě tvarovaná, ale jednoduše vyrobitelná struktura této hliníkové desky způsobuje prodlevy při putování signálu, což v konečném důsledku tvaruje vlnění tak, jak je požadováno.“
„Testování v pásmu Ku, které jsme dosud provedli, ukazuje, že jsme schopni zajišťovat robustní rádiový výkon v souladu s požadavky různých aplikací. A to za relativně nízkou cenu.“
„Tyto antény se mohou seriózně ucházet o použití na budoucích megakonstelacích tvořených tisícovkami družic, kde bude právě jednotková cena významným faktorem.“
„Paralelní deskové vlnovody“ byly navrženy a testovány v rámci dvojice projektů podpořených programem ESA BTRP (Basic Technology Research Programme), který produkuje základní nápady v rámci ESA. Partnerem při řešení problémů se stala firma Thales Alenia Space ve Francii.
Novátorská technologie byla společně patentována ESA a partnerskou firmou a následně byla představena ve specializovaných technických časopisech.
„Vlnovody“ představují relativně jednoduchou strukturu a jsou velmi tolerantní vůči chybám, přičemž je lze snadno navrhnout pro stanovený výkon. Robustní design otevírá možnost využití inovativních nízkonákladových výrobních technik.
Proces návrhu byl ještě zjednodušený díky vytvořený automatického designového software, který pro divizi antén ESA vytvořit doktorand Francois Doucet z francouzské Rennes 1 University: „Software nyní dovoluje efektivní optimalizaci procesu, který začíná zadáním požadavků.“
Také práce Francoise Douceta byla podpořena skrze iniciativu ESA NPI (Networking/Partnering Initiative), která podporuje pokročilé technologie na univerzitách a ve výzkumných organizacích s potenciálem aplikací v kosmických aktivitách. Cílem je kromě jiného zlepšit vazby mezi ESA, evropskými univerzitami, výzkumnými institucemi a průmyslem.
Nelson Fonseca k tomu dodává: „Výsledné paprsky mají lineární polarizaci, ale za pomoci polarizátoru mohou být transformovány do kruhové polarizace. Nebo lze použít kombinaci s polarizačním reflektorem.“
Firma Thales Alenia Space vidí v této inovaci obrovský potenciál. Vysvětluje to manažer firmy Hervé Legay: „Po dokončení výzkumné fáze konceptu této antény je naším dalším krokem zjistit, jak by jej bylo možné využít v různých aplikacích. Máme už studie financované z vlastních zdrojů, které řeší otázky telekomunikací, radaru nebo megakonstelací.“
