Je leest:

De draagbare radar

De draagbare radar

Auteur: | 13 juli 2008

Een radar die een stoeptegel op een afstand van een kilometer kan zien liggen, is groot en duur. Wie met zo’n instrument wil vliegen, moet een Jumbojet vol met apparatuur proppen. Deze apparatuur gebruikt veel stroom en is zo ingewikkeld dat ze met twee personen bediend moet worden. Adriano Meta (geboren in Pontecorvo, Italië, 1978) heeft aan de Technische Universiteit van Delft als eerste ter wereld een radar – systeem met dezelfde vermogens ontwikkeld dat zo klein is dat het zelfs kan meevliegen met een Delta glider.

De bediening is makkelijk: de piloot kan het in zijn eentje af – met een druk op het schermpje van een PDA (Personal Desktop Assistant) kan hij de apparatuur instellen.

dr. Adriano Meta MSc. Foto: Ivar Pel

In 2001, nog tijdens zijn studie telecommunicatie aan de Universiteit van Rome ontdekte Meta dat er in Delft veel onderzoek naar zijn favoriete onderwerp wordt gedaan. Hij solliciteerde op een promotieplaats, en kreeg al aan het begin van zijn onderzoek het idee voor zijn nieuw soort radar. Het idee ontstond door de kennis uit twee heel verschillende types radar met elkaar te combineren. De twee soorten zijn zo verschillend dat het onderzoek ernaar bijna twee werelden op zichzelf zijn.

Twee typen radars

Het eerste type radar wordt ‘synthetic aperture radar’ (SAR) genoemd. Bij dit type radar stuurt men vanuit een bewegende antenne een krachtige elektromagnetische puls, en meet hoe de radiostraling door de omgeving wordt teruggekaatst. Daarna volgt een nieuwe puls. Meestal zet men dit type radar in een vliegtuig, slaat tijdens de vlucht alle pulsen en weerkaatsingen op, en combineert achteraf alle signalen met elkaar om er heel gedetailleerde land – kaarten mee te maken. Daardoor ontstaat een plaatje dat zo scherp is, dat het gemaakt lijkt te zijn door een antenne die veel groter is dan de antenne of zelfs het vliegtuig.

Het tweede type radar gebruikt geen pulsen maar een continu radiosignaal. Meta: “Het is net als bij een FMradiozender: je hebt een radiogolf van hoge frequentie die zich goed voortplant door de atmosfeer. Op deze radiogolf breng je een ander signaal onder. Bij radio – zenders kan dat een muziekprogramma zijn, bij onze radar is dat een toon die van laag naar hoog gaat. We noemen dat een ‘tjirp’. Met lage frequenties bereik je een grotere afstand, met de hogere wordt het beeld scherper.”

Foto: Ivar Pel

Prullenbak

Het combineren van beide types radar was geen sinecure. Het eerste jaar van zijn onderzoek moest Meta zich door allerlei praktische problemen bijten: “Zo hadden we een radarantenne gekocht die in auto’s wordt gebruikt. Omdat het ontwikkelen van zo’n antenne met alle elektronica erbij wel een paar jaar in beslag kan nemen, dachten we dat we daarmee heel wat tijd zouden besparen. Maar daarin hebben we ons flink vergist.” Het bleek dat de auto-radar van het SAR-type was, en helemaal was ontworpen om pulsen uit te zenden. Zodra er een continu signaal in werd gestuurd, ontstonden allerlei storingen. Het belangrijkste probleem, zo herinnert Meta zich, was dat de zender het signaal van de draagfrequentie helemaal vervormde. Daardoor werden alle opgevangen beelden wazig. Na een jaar prutsen, waarbij het soms al uitmaakte als ergens een plakbandje of kabeltje uitstak, besloten Meta en zijn co-promotor Peter Hoogeboom de gekochte radar in de prullenbak te gooien. Meta: “Daarna hebben we het schier onmogelijke mogelijk gemaakt: het is ons gelukt om een compleet nieuwe radar te ontwerpen, te testen en te bouwen in nog geen drie maanden tijd!”

Nieuwe radar

Het grootste voordeel van de nieuwe radar was dat het signaal van de dragerfrequentie heel nauwkeurig constant bleef. En door slim een deel van het uitgezonden signaal weer in een regelcircuit op te vangen, lukte het om vervormingen weg te regelen. Daarna gingen de ontwikkelingen snel. Meta ging zich concentreren op de digitale berekeningen aan het opgevangen radarsignaal. De bestaande software kwam helemaal uit de wereld van de puls-radar. Die deelt het radarsignaal op in blokjes van een beperkte frequentie, voert dan voor ieder blokje het rekenwerk uit, en plakte dan alle blokjes weer aan elkaar. Meta: “Die methode heeft twee belangrijke nadelen: het is zo rekenintensief dat je er hele krachtige computers voor nodig hebt, en je ziet op een foto achteraf altijd dat er blokjes aan elkaar zijn geplakt”. Meta bedacht een nieuwe methode voor het rekenwerk. Daarbij beschouwde hij het ontvangen signaal als één geheel. Door daarop frequentieanalyse toe te passen, kan de apparatuur nu met een minimale hoeveelheid rekenwerk haarscherpe beelden maken. Op de nieuwe methode heeft de universiteit van Delft patent gekregen.

Foto: Ivar Pel

Meta ziet veel nieuwe toepassingsgebieden voor de radar: “Je kunt de apparatuur zonder problemen in een onbemand vliegtuigje zetten. Als je die langs de Nederlandse kust zou laten vliegen, dan zou je kunnen zien of er beschadigingen in de dijk zitten. Of je laat er driedimensionale kaarten mee maken. Met deze techniek komen er toepassingen binnen handbereik op allerlei gebieden waarvoor tot nu toe het maken van hoog oplossende radarbeelden veel te duur was”.

Inmiddels werkt Adriano Meta bij Microwaves and Radar Institute te Wessling (Duitsland).

De artikelen in de brochure Technologisch Toptalent 2007 werden geschreven door wetenschapsjournalist Bruno van Wayenburg.

Dit artikel is een publicatie van Technologiestichting STW.
© Technologiestichting STW, alle rechten voorbehouden
Dit artikel publiceerde NEMO Kennislink op 13 juli 2008

Discussieer mee

0

Vragen, opmerkingen of bijdragen over dit artikel of het onderwerp? Neem deel aan de discussie.

NEMO Kennislink nieuwsbrief
Ontvang elke week onze nieuwsbrief met het laatste nieuws uit de wetenschap.