Эта новая конструкция объектива антенны "водяная капля" для направления радиоволнового сигнала была разработана парой инженеров-антеннистов из ЕКА и Шведского королевского технологического института (KTH).
Подобно тому, как оптические линзы фокусируют свет, волноводные линзы служат для направления электромагнитной энергии радиоволн в заданном направлении - например, для отправки радара или сигнала связи - и минимизируют потери энергии в процессе.
Традиционные волноводные линзы имеют сложный комплекс из электрически чувствительных "диэлектрических" материалов для ограничения электромагнитных сигналов по желанию, но эта каплеобразная линза волновода - как только была добавлена на верхнюю часть платины - сводит всё к своей изогнутой форме, направляя сигналы через неё.
Изобретатели этой новой конструкции линзы, получившие премию ESA Technical Improvement в феврале 2017 года, любят называть ее "водяная капля", потому что ее форма напоминает пульсации, создаваемые капелькой воды на поверхности жидкости.
Отсутствие диэлектриков в этой формообразующей конструкции является преимуществом, особенно для космоса, где они рискуют выделять нежелательные пары в орбитальном вакууме.
"Чрезвычайно простая конструкция объектива должна упростить и удешевить его производство, открыв путь к широкому спектру потенциальных материалов, таких как металлизированные пластмассы" - объясняет инженер антенн ESA Нельсон Фонсека (Nelson Fonseca).
"Этот прототип был разработан для микроволнового диапазона 30 ГГц, но простота его конструкции, основанной на форме, также означает, что он может быть применен к широкому частотному диапазону - чем выше частота, тем меньше структура, облегчающая его интеграцию".
Идея возникла в результате мозгового штурма во время конференции, объясняет инженер антенны KTH Оскар Кеведо-Теруэль (Oscar Quevedo-Teruel): "Мы взяли за отправную точку "объектив Райнхарта-Луннебурга", который также называют геодезической линзой. Это цилиндрическая волноводная линза, разработанная в конце 1940-х годов, в основном для применения в радарах".
"Мы хотели получить те же характеристики, уменьшив при этом его размер и высоту. Идея заключалась в том, чтобы сохранить функциональную кривизну оригинальной конструкции, сложив ее на себя, уменьшив ее профиль в четыре раза в конкретном случае изготовленного прототипа".
Этот первый прототип линзы "водяная капля" был протестирован на установках KTH, добавляет Оскар, для измерения характеристик излучения, эффективности и коэффициента усиления: "В то время как обычные линзы Luneburg могут страдать от повышенных диэлектрических потерь, особенно при использовании на более высоких частотах, эта конструкция показывает незначительные потери сигнала благодаря своей полностью металлической конструкции".
Помимо применения в космической сфере, например, для наблюдения Земли и спутниковой связи на малых спутниках, эта антенна также привлекает внимание компаний, не связанных с космонавтикой. Компания Ericsson рассматривает возможность использования компактного дизайна для сетей мобильной связи пятого поколения. Концепция также может быть использована для радаров наведения в самоходных автомобилях нового поколения.