Stoorder om elektromagnetische velden rond telefoonantennes te optimaliseren

In het kader van een project voor een relais-antenne voor slimme telefonie heeft Sirris het concept en de dimensionering van de straaldrager, de keuze van de materialen, de studie van de problematiek van de verbindingstechniek en van de uitvoering van de demo’s op zich genomen.

Sirris heeft meegewerkt aan een project voor het ontwikkelen van programmeerbare passieve componenten (zogenaamde hulpstralers) die men voor de bestaande relais-antennes voor telefonie wil plaatsen om het elektromagnetisch veld te optimaliseren. De bedoeling is om het veld dynamisch te begrenzen in welomschreven “gevoelige” richtingen (scholen, drukbevolkte straat, …) of te versterken in richtingen die te zwak zijn.

Dit project is vandaag beëindigd en dus de geschikte gelegenheid om te bekijken wat Sirris aanbrengt in een dergelijke context die a priori veraf ligt van haar competenties.

Sirris was belast met het concept en de dimensionering van de straaldrager, de keuze van de materialen, de studie van de problematiek van de verbindingstechniek en van de uitvoering van de demo’s. Welke is hierbij haar inbreng?

Technieken van geprinte microproductie en elektronica - Veroudering van materialen

Het project omvatte het periodiek plaatsen van passieve geleiders (koperen dipolen) op een structureel bemeten drager.
Het concept van passieve, maar regelbare dipolen berust op een gecontroleerd beheer van de lengte ervan door gebruik van elektronische ‘switches’ in het midden van de component.
Dit veronderstelt de aanwezigheid van continu geleidende hulpschakelingen die potentieel storend zijn voor het gewenste corrigerend effect van de straler. Er was dus een afdoende verbindingstechniek nodig om de switches aan te sturen, maar die door zijn aanwezigheid het effect van de hoofddipolen niet zou verstoren.

Sirris heeft meerdere mogelijke scenario’s bestudeerd, waarvan sommige gebaseerd op printtechnieken met geleidende inkten op een soepele grondplaat met apparatuur zoals de AJP (Aerosol Jet Printing).

Men heeft verscheidene geprinte inkten geprobeerd. Sirris heeft tegelijk hiervan de veroudering bestudeerd onder invloed van cycli van temperatuur en vochtigheid en is tot het besluit gekomen dat hun houdbaarheid in de tijd ontoereikend was. Slechts één inkt met goud kon voldoen aan de toepassingsvereisten, maar deze oplossing was te duur.

Een ander scenario was de afzetting van carbonvezels, maar het ‘meervezelkarakter’ ervan hield teveel risico in voor mogelijke kortsluitingen.

Uiteindelijk heeft Sirris geopteerd voor koperdraden met een zeer kleine diameter (150 µm) en alleszins voldoende licht in verhouding tot de afmetingen van de dipolen.

Simulatie en dimensionering

Met CFD-software (Computational Fluid Dynamics) optimaliseerde Sirris de drager van de stoorder in verhouding tot het effect op de antenne. Het bestek schreef maximum een toename van 10 % winstvangst voor boven dat van de antenne zelf om binnen de veiligheidsmarges te blijven voor de mast. 

Niet alleen beantwoordt het ontworpen apparaat aan deze eisen, maar in bepaalde configuraties is het zelfs een verbetering voor windopvang op de gehele structuur.

Uitvoering van prototypes

Sirris heeft de grondstoffen gekozen die nodig zijn om de drager te maken, rekening houdend met specifieke eigenschappen zoals diëlektrische verliezen bijvoorbeeld.

De dragende platen van de stoorders zijn uitgezaagd en bewerkt in dat materiaal. Er zijn dipolen in koper voorzien met hun volledige verbindingstechniek en verscheidene in 3D geprinte polyamide elementen toegevoegd om het geheel volledig functioneel te maken.


Bemerk: de aan het beeld toegevoegde gele streep op schaal van de afmeting van een dipool

Momenteel beschikken de specialisten in elektromagnetisme op basis van het concept over een werkende demo om hun hypothesen en softwareontwikkelingen voor het voorspellen van een veldcorrectie te kunnen toetsen aan de praktijk. Onderstaande figuur illustreert trouwens (in alle opzichten) het succes van het onderzoek als resultaat van dit experiment in een “echovrije kamer”. 

©UCL-ICTeam

Zie ook