Larissa III - Schlussbericht; Entwicklung eines Outdoor-fähigen, masse- und leistungsoptimierten Laserterminals für unbemannte Fluggeräte zur Vermessung von großen Antennenanlagen auf Basis einer Referenzsignalübertragung über weglängenstabilisierte Laserstrecken mit integrierter Distanzmessung

Abstract

Hochwertige Antennenmesstechnik ist bis auf wenige Ausnahmen auf stationäre Messsysteme im Innenbereich beschränkt. Angesichts der immer größer werdenden SATCOM-Satelliten und Antennenfarmen stoßen die aktuellen Antennenmessverfahren zunehmend an ihre Skalierbarkeitsgrenzen, was sich vor allem in den relativ hohen Systemkosten niederschlägt. Aus diesem Grund, aber auch wegen der fehlenden Mobilität, existiert praktisch keine hochwertige Antennenmesstechnik für den Außenbereich. Zwar vereinfachen neueste Nahfeld-Fernfeld-Transformationsalgorithmen (z.B. FIAFTA) die Abtastung von Antennennahfeldern deutlich, allerdings ist die Übertragung der phasenkritischen Messsignale von der bewegten Nahfeldsonde zum Boden bei großen Systemen bei hohen Frequenzen noch immer ein dominierendes Problem und verursacht hohe Fehlerbeiträge in den transformierten Fernfelddiagrammen. Eine Lösung für dieses Problem war Gegenstand der im Projekt LARISSA-III durchgeführten Entwicklungen. Da selbst hochwertige Koaxialkabel zu hohe Übertragungsfehler für die oben beschriebenen Anwendungen verursachen, wurde im Projekt LARISSA die Entwicklung einer laserstrahlbasierten Übertragung kohärenter und analoger Hochfrequenzmesssignale initiiert und zunächst während LARISSA-II und jetzt in LARISSA-III weiterentwickelt. Die Kernaufgabe der kohärenten und laserstrahlbasierten Signalübertragung war die Kompensation der Signalphase, die durch die sich ständig ändernde Laserstrahllänge beim Scannen des Nahfelds der Antenne verursacht wird. Der Beitrag von Mynaric sollte sich auf die Untersuchung möglicher Verbesserungsmethoden für die Phasenkompensationsfunktionalität in Bezug auf LARISSA-II bei einer Frequenz (1 GHz) konzentrieren, um ein besseres Ergebnis für den Transformationsalgorithmus für die Antennenmessung vom Nah- zum Fernfeld zu erhalten. Dies sollte mit der Entwicklung eines kompakteren und leichteren Laserterminals kombiniert werden. Während der Laufzeit des LARISSA-III-Projekts, das kurzfristig beendet werden musste, beschränkte sich der Beitrag der Mynaric Lasercom GmbH auf die Untersuchung und vorläufige Bewertung möglicher optischer Lösungen für das Laserterminal. Auch optimierte Methoden zur Hochfrequenzsignalverteilung (1 GHz) innerhalb des Terminals wurden diskutiert, aber keine endgültige Lösung gefunden. Für das HF-Subsystem konnte keine Lösung für eine stabile phasenkompensierte Signalübertragung in Szenarien mit hohem Dynamikbereich gefunden werden. Ein endgültiges optimiertes Design, das den Umfang von LARISSA-II erreicht, konnte weder identifiziert noch fertiggestellt oder entwickelt werden. Die Integration des gesamten Systems in eine mobile Plattform hätte zur Entwicklung eines neuen, kostengünstigen Kompaktterminals auf COTS-Basis geführt, die Technologie der kommerziellen Terminals des Unternehmens skaliert und neue Konzepte getestet werden sollen, die in zukünftige Unternehmensprojekte integriert hätten werden können und sollen. Die Entwicklung wurde jedoch aufgrund geplanter Parallelentwicklungen, die jedoch wegen fehlender Ressourcen nicht ausgeführt werden konnten, nicht innerhalb der Projektdauer abgeschlossen.