Cette nouvelle conception de lentille d'antenne "goutte d'eau" pour diriger les signaux d'ondes radio a été développée par une paire d'ingénieurs d'antenne de l'ESA et de l'Institut royal de technologie de Suède, KTH.

De la même manière que les lentilles optiques focalisent la lumière, les lentilles de guide d'ondes servent à diriger l'énergie des ondes radio électromagnétiques dans une direction donnée, par exemple pour envoyer un radar ou un signal de communication, et à minimiser les pertes d'énergie dans le processus.

Les lentilles de guide d'ondes traditionnelles ont un matériau diélectrique électriquement sensible complexe pour restreindre les signaux électromagnétiques comme vous le souhaitez, mais cette lentille de guide d'ondes goutte d'eau - une fois sa plaque supérieure ajoutée - se résume uniquement à sa forme incurvée qui dirige les signaux à travers elle.

Les inventeurs de ce nouveau design de lentille, qui a reçu un prix d'amélioration technique de l'ESA en février 2017, J'aime l'appeler la lentille goutte d'eau parce que sa forme ressemble aux ondulations produites par une goutte d'eau à la surface d'un fluide.

L'absence de diélectrique dans cette conception basée sur la forme est un avantage, en particulier pour l'espace, où ils risqueraient de dégager des fumées indésirables dans le vide orbital.

« La structure extrêmement simple de la lentille devrait la rendre facile et peu coûteuse à fabriquer, ouvrant des voies à une grande variété de matériaux potentiels tels que les plastiques métallisés, " explique Nelson Fonseca, ingénieur antenne de l'ESA.

"Ce prototype a été conçu pour la gamme hyperfréquence de 30 GHz, mais la simplicité de sa conception basée sur la forme signifie également qu'il devrait être applicable à une large gamme de fréquences - plus la fréquence est élevée, plus la structure est petite, facilitant son intégration.

L'idée est née d'un brainstorming lors d'une conférence, explique Oscar Quevedo-Teruel, ingénieur d'antenne de KTH :« Nous avons pris l'objectif "Rinehart-Luneburg, " également appelée lentille géodésique, comme point de départ. Il s'agit d'une lentille de guide d'ondes cylindrique développée à la fin des années 1940, principalement pour les applications radar.

"Nous voulions la même performance, tout en réduisant sa taille et sa hauteur. L'idée que nous avons eue était donc de conserver la courbure fonctionnelle du design original en le repliant sur lui-même, réduisant son profil d'un facteur quatre dans le cas particulier du prototype fabriqué."

Ce premier prototype de lentille goutte d'eau a été testé dans les installations de KTH, Oscar ajoute, mesurer ses diagrammes de rayonnement, efficacité et gain :« Alors qu'une lentille Luneburg conventionnelle peut souffrir de pertes diélectriques élevées, surtout lorsqu'il est utilisé à des fréquences plus élevées, cette conception montre une perte de signal marginale grâce à sa conception entièrement métallique."

Outre les applications spatiales, comme l'observation de la Terre et les communications par satellite sur de petits satellites, cette antenne a également attiré l'attention des entreprises non spatiales. La société Ericsson envisage d'utiliser la conception compacte pour les réseaux de téléphonie mobile de cinquième génération. Le concept pourrait également être utilisé pour les radars de guidage de la prochaine génération de voitures autonomes.