NLR is gespecialiseerd in de ontwikkeling van phased array-antennes, afzonderlijke antenne-elementen en de beam former die de array aanstuurt. Voor diverse toepassingen in de lucht- en ruimtevaart ontwikkelt NLR de antennes of het antennesysteem en de systeemarchitectuur. “Daarnaast hebben we eisen opgesteld voor de antenne”, zegt Jaco Verpoorte, senior engineer bij Koninklijke NLR. „Dit betreft eisen met betrekking tot de technologie in specifieke toepassingen zoals satellieten en vliegtuigen, en voor de omgeving waarin het systeem wordt gebruikt. Bij deze opdrachten houdt NLR zich onder meer bezig met omgevingsfactoren zoals trillingen, druk en temperaturen waarmee satellieten of vliegtuigen te maken krijgen, maar ook met de voortplanting van signalen: hoe ze zich voortbewegen en verplaatsen. Er kan dan atmosferische demping of reflectie door gebouwen optreden. NLR kan het hele proces doorlopen, van ontwerp tot veldtesten en kwalificatie – en dat is behoorlijk uniek!”
Ontwikkelingen
De belangrijkste toepassing van beamforming is in de luchtvaart, maar het speelt ook een belangrijke rol voor grondstations die satellieten moeten volgen. Ook bij onderlinge communicatie van constellaties van satellieten gaat elektronische besturing een belangrijke rol spelen: intersatellietverbindingen.
Internetsignalen worden nu verzonden via mobiele zendmasten, maar met de komst van constellaties van satellieten waarin beamforming een belangrijke rol kan spelen, krijgt iedereen overal ter wereld directe toegang tot internet. Zelfs op de minst toegankelijke plekken ter wereld. NLR doet multidisciplinair onderzoek in verschillende samenwerkingsverbanden. Voorbeelden hiervan zijn:
Optical beam forming (Optische bundelvorming)
De bundelvormer die wordt gebruikt voor het verzenden van het signaal kan worden aangestuurd met RF-elektronica of met behulp van optische chips: het Optical Beam Forming Network (OBFN). In het werkveld van de optica is het gebruik van bundelvorming innovatief en efficiënt, omdat met een kleine chip een grote hoeveelheid bewerkingen kan worden uitgevoerd. NLR werkt hiervoor samen met Lionix International, leverancier en ontwerper van op maat gemaakte optische microsysteemoplossingen. Het gebruik van optische componenten zal ervoor zorgen dat bundelvorming in de toekomst goedkoper en minder complex zal zijn.
Voor het Europese SANDRA-project heeft NLR samen met een aantal partners een Ku-bandantenne met optische bundelvorming ontwikkeld: een antenne op een vliegtuig die communiceert met een satelliet om de communicatie aan boord van dat vliegtuig te verbeteren. Het vervolgproject – de integratie van de antenne in de vliegtuigromp – wordt aangepakt in het ACASIAS-project.
Integratie in het vliegtuig
Het Europese ACASIAS-project wil het toekomstige energieverbruik van vliegtuigen verminderen door hun aerodynamische prestaties te verbeteren. Zo gaat NLR samen met GKN Fokker onderzoeken hoe onderdelen van de romp slimmer benut kunnen worden door er functies aan toe te voegen, zoals het inbouwen van een beamforming-antenne. NLR heeft de kennis in huis over het constructief ontwerp en over composietstructuren in vliegtuigen, aerodynamica en thermomechanica. De kennis die NLR heeft over het ontwikkelen van koelsystemen voor satellieten, zal eveneens worden toegepast voor het koelen van antennesystemen en voor analyses en modelleringen.
| VOORBEELDTOEPASSINGEN VAN DE FREQUENTIEBANDEN VOOR GEÏNTEGREERDE ANTENNES | ||
|---|---|---|
| VHF-communicatie : voor communicatie tussen vliegtuig en luchtverkeersleiding | L-band navigatie : voor satellietnavigatie via GPS en/of Galileo | Ku-band communicatie : voor ontspanning van passagiers en logistieke informatie van de luchtvaartmaatschappij, of voor communicatie met de luchtverkeersleiding |
Integratie in de vleugel van een drone
“De romp van een vliegtuig zit vol antennes”, zegt Verpoorte, “maar de vraag naar communicatie- en navigatieantennes blijft toenemen omdat er steeds meer – en uitgebreidere – draadloze toepassingen zijn. Denk bijvoorbeeld eens aan het steeds grotere aantal mensen met persoonlijke communicatieapparatuur, of betere navigatie, of Internet of Things, waarbij apparaten op een netwerk zijn aangesloten en via dat netwerk gegevens kunnen uitwisselen. Die toenemende vraag betekent dat er steeds meer antennes op een platform nodig zullen zijn. Het is dus interessant om te onderzoeken hoe antennes gecombineerd kunnen worden, omdat hierdoor meer ruimte ontstaat en een betere dekking geboden kan worden, met meer capaciteit voor zenden en ontvangen.”
In het ISABELLE-project worden antennes geïntegreerd in een onderdeel van het vliegtuig dat traditioneel niet voor antennes wordt gebruikt: de vleugel.
“Het is hier de uitdaging om de antenne en beamforming compacter te maken”, zegt Verpoorte, “zodat die minder ruimte in beslag neemt, minder kwetsbaar is, maar ook betrouwbaarder en goedkoper wordt.” De integratie wordt uitgevoerd in een drone met een spanwijdte van vier meter. Dit project zal eveneens belangrijke inzichten opleveren voor autonoom vliegen, bijvoorbeeld voor communicatie tussen drones en vluchtbewegingen buiten het gezichtsveld, waarbij er zelfs communicatie nodig is als er geen direct visueel contact is. “Er is een steeds grotere behoefte aan communicatie- en navigatieantennes op vliegtuigen en satellieten. Elektronisch bestuurbare antennes zijn hiervoor beter geschikt dan mechanisch aangestuurde antennes.
Meer weten?
Koninklijke NLR heeft de ervaring om deze antennes te ontwerpen en te integreren in de huid van het vliegtuig of de satelliet. NLR heeft eveneens ruime ervaring met het testen van deze phased array-antennes. Bekijk onze website
