Metamateriaal verbetert stralingspatroon antenne

Samenvatting

Door het bekleden van de binnenkant van een hoornvormige satellietantenne met een rooster dat fungeert als metamateriaal blijft de vorm van de radiostraling uit de antenne scherper gedefinieerd. Dat zorgt voor betere prestaties.
 

Metamateriaal verbetert stralingspatroon antenne

(25 feb 2011)    Elektrotechnici van de Amerikaanse Pennsylvania State University hebben de binnenkant van een hoornvormige satellietantenne bekleed met een rooster dat fungeert als metamateriaal. Daardoor blijft de vorm van de radiostraling uit de antenne scherper gedefinieerd, wat zorgt voor betere prestaties.

Metamaterialen zijn door de mens 'gemaakte' materialen die zeer bijzondere fysische eigenschappen bezitten die je niet terugvindt bij natuurlijke materialen. Dit kunnen in principe alle fysische eigenschappen zijn, zoals bijvoorbeeld mechanische of thermische, maar de term wordt vooral gebruikt in de fotonica (de wetenschap en technologie van licht). Dan bedoelen we dus specifiek nieuwe materialen met zeer speciale optische of electromagnetische eigenschappen en gedragen zich als een materiaal met negatieve permeabiliteit en permittiviteit, Dit maakt dat de opgevangen elektromagnetische golven als het ware versterkt weer worden uitgezonden.

Satellieten voor communicatiedoeleinden maken vaak gebruik van hoornvormige antennes. De vorm en de materialen van deze antennes zijn echter al decennia hetzelfde. Een rooster zorgt ervoor dat het elektrische veld in de hoorn aan de boven- en onderzijde nul is. Dat zorgt voor een stralingsveld dat ook op afstand een beperkte breedte heeft. Bij bestaande antennes waaieren de velden veel breder uit, hetgeen feitelijk een vorm van energieverlies is. Dankzij het metamateriaal zijn antennes kleiner en lichter uit te voeren, hetgeen lanceren goedkoper maakt.

(Pieter J.T.Bruinsma, PA0PHB) 

Referenties, informatie:

Pennsylvania State Univ nieuwsbericht
PSU metamaterials approach makes better satellite antennas
WERON Zeer kleine antennes door gebruikmaking van metamateriaal
WERON meer over metamaterialen.

3-D schets van een met metamateriaal beklede hoorn antenne voor satelliet toepassing
3-D schets van een met metamateriaal beklede hoorn antenne voor satelliet toepassing

lll