Radio Wetenschap in Nederland

De dagvoorzitter Prof.dr.ir. Mark Bentum (UT) begon met een Inleiding over het URSI. De oprichting van URSI vond plaats in 1922 met de Union of the International Council of Science. In de URSI = Union Radio-Scientifique Internationale zijn 40 landen vertegenwoordigd, waaronder ook het Nederlandse URSI comité. Daarna werd de hoofdlijn in de radiotechnische ontwikkelingen van de Radio Wetenschap door de tijd heen en wereldwijd gepresenteerd, dit alles binnen de context van het URSI .De hoofdvestiging van URSI is gealloceerd in Gent.

Elke 3 jaar wordt de "General Assembly (GA)" georganiseerd, een bijeenkomst van 1000 tot 2000 radio wetenschappers, die vanuit alle werelddelen komen.  Ongeveer 600 "Conference papers" worden, gepresenteerd en besproken. De afgelopen GA was de "32th General Assembly 2018" , georganiseerd in Montreal Canada, waar ongeveer 1200 deelnemers (wetenschappers) aanwezig waren.

Aan de hand van de indeling aan commissies binnen de URSI wordt aangegeven, welke presentaties nu op deze KIVI-TC bijeenkomst worden gepresenteerd. Een aantal presentaties zijn gericht op de ontwikkeling van de toekomstige radio telescoop in Zuid Afrika en Australië: The Square Kilometre Array (SKA)(Brochure Nederlandse bijdrage Astron).

Binnen het kader van LOFAR (Low frequency Array) ging de eerste spreker Prof.dr. Stefan Wijnholds (Astron) in op het ontwikkelen van een meetinstrument m.b.v. een drone, LOFAR bestaat uit 51 basestations met ieder grote aantallen van antennes over een gebied van 150m tot 1000m. De 51 stations tezamen, omvat een gebied van 1200km in Europa.

Om de veldsterkte en magneetveld boven te antennes te meten wordt een drone gebruikt. Het aanbrengen van een dipool antenne onder een drone lijkt eenvoudig, maar om relevante stabiele meetresultaten (E en H velden) van antennes te verkrijgen, kwam er nog heel wat kijken. Zowel het materiaal gebruik van de rotorbladen en de constructie (frame) van de drone en de ophanging van de antenne, bleek mede bepalend voor de nauwkeurigheid van de meetresultaten, als mede de actuele positie van de dipool antenne tijdens de vlucht. Door deze afwijking software matig te compenseren (schijnbaar kortere antenne op de drone) was dit op te lossen.

Hierna bleek het mogelijke om E en H patroon van de antennes op de grond nauwkeurig te kunnen vaststellen. Voor de drone is een safe Flightplan vereist, dit wordt bereikt met z.g. "Waypoints" in "square loops" van 300m bij een hoogte van 92m. De actuele positie (voor kalibratie) bleek met een nauwkeurigheid van +/- 1m onvoldoende en kon pas met aanvullende GPS informatie van de antenne posities worden opgevoerd naar 1cm. Dit ontwikkelde systeem zou een belangrijke bijdrage kunnen leveren aan SKA, waar het gaat om meer dan 30.000 antennes / kabels in de Australische woestijn.

De tweede spreker, Dr. Ramiro Serra (TU/e), onderzocht de EMC effecten op de steeds kleinere chips. Het blijkt dat bij de signaaloverdracht in de chip, die zowel analoog als digitaal tegelijk plaats vindt, interferentie wordt gegeneerd, die de propagatie ongewenst beïnvloed.

Met een efficiënte benadering met EM modellering en diverse type van uitvoeringen op de overgangen op de chip, is het wetenschappelijk onderzoek uitgevoerd, daaruit bleek, dat met SiO2 (een zandkorrel) als isolatie, cruciaal is om een embedded "Ground-Signal-Ground" structuur te verkrijgen, die tot beheersbare interferentie kan leiden. De resultaten van het onderzoek naar gelijke radiale symmetrische structuren, kunnen worden geëxtrapoleerd naar andere uitvoeringen. Deze onderzoeken zijn in nauwe samenwerking met NXP uitgevoerd.

De derde spreker Dr. Richard Fallows (Astron) zet in beeld, hoe te komen tot een nieuwe generatie van radio telescopen met zijn presentatie over "A Comprehensieve Tool for Space Weather Observation", weer binnen het kader van de Low-Frequency Array (LOFAR). Een International LOFAR Telescope (ILT) bestaat uit core-stations, die wijd verspreid over de wereld zijn geprojecteerd. Iedere core-station heeft een diameter van 4 km en de signalen kunnen worden gecombineerd als een interferometer, waarbij de signalen op elkaar worden gebundeld en gestapeld. Het is nu mogelijk geworden om de activiteiten op de zon (Solar Wind) te observeren en deze te volgen en de effecten te meten en de gevolgen voor de aarde aan te geven.

Na de pauze begon de vierde spreker Prof.dr.ir. Frank Leferink UT met een mooi voorbeeld van radiobesturing met EM interferentie = EMC (Electro Magnetische Comptabiliteit). Gebleken is, dat de EMC kosten voor Amerikaanse oorlogsschepen exponentieel oplopen vanwege het (moeten) toepassen van de (vele) EMC standaards in de USA. Deze overmaat aan EMC regels en standaards is geen goede basis meer voor complex systemen en zal zeker niet meer voldoen in de toekomst. Door het gebruiken van het gezond verstand en het compartimenteren van (TR) ruimten of het indelen van gebieden naar functie, wordt op basis van risico beheer het EM niveau vastgesteld en wordt het mogelijk om de effecten van EMC te beheersen. De nieuwe geplande EMC richtlijn voor 2019 wordt dan ook "Risk-based" en geschikt voor elke (unieke) EM omgeving. Een echte EMC uitdaging vormt de operatiekamer in een ziekenhuis, waar draadloze verbindingen nodig zijn voor sensoren, monitoring en afstandsbediening, maar waar ook mobiele telefoons worden binnen gebracht. De nieuwe richtlijn zal worden besproken op het International Symposium EMC Europe 2018, welke wordt gehouden op 27-30 augustus 2018 in Amsterdam (zie bijlage voor details).

De vijfde spreker, Dr.ir. Peter Maat (Astron), heeft met de presentatie "Long distance RF over fiber technology for radio Telescopes" een knap staaltje van kostenreductie laten zien voor de aanschaf, aanbesteding en productie van de te ontwikkelen modulen voor de vele RF verbindingen naar de 130.000 SKA antennes.

De zesde spreker, Ir. Eric Kooistra (Astron), ging vanuit het Gemini FPGA Hardware Platform door met de ontwikkeling van de hardware unit en racks van de Central Signal Processor (CSP) en gaf met de FPGA Firmware inzicht, hoe de enorme datastroom aan gegevens wordt gebundeld, gecontroleerd en opgeslagen en weer kan worden terug "gelezen" voor onderzoek.

N.B. De 6e bijlage van het verslag is met de volgende link te downloaden 6. Gemini FPGA Hardware Platform for the SKA Low Correlator and Beamformer door Ir. Eric Kooistra Astron