Prijsuitreiking de heer B. Witvliet

Considerans, uitgesproken door prof.ir. K.H.J. Robers,
op de KIVI bijeenkomst te Delft op 18 mei 2016

Voorzitter, dames en heren,

In zijn vergadering van 29 januari 2016 heeft het bestuur van het Wetenschappelijk Radiofonds Veder besloten de Vederprijs 2015 toe te kennen aan dr.ing. Ben Witvliet, "Voor zijn unieke experimentele werk op het gebied van radiopropagatie op HF, via verticaal opgestraalde golven (NVIS)."

Stelt u zich eens de situatie voor van een natuurramp, bijvoorbeeld een orkaan als Katrina in het zuiden van de Verenigde Staten in 2005, of een aardbeving zoals in Nepal vorig jaar. Of dichter bij huis, maar wat langer geleden, de watersnoodramp in 1953, in onze provincie Zeeland. In dergelijke gevallen functioneren al heel snel de gebruikelijke draadgebonden en draadloze communicatiemiddelen niet meer. We worden dan afhankelijk van andere communicatietechnieken. Zo waren het in 1953 de radiozendamateurs in die een cruciale rol speelden tijdens de watersnoodramp. In zulke rampscenario's, is het een groot probleem om mensen in de getroffen gebieden te bereiken. Een mogelijke techniek om dit te bereiken is NVIS - Near-Vertical Incidence Skywave. Bij NVIS wordt op relatief lage frequenties het radio signaal recht omhoog uitgezonden. In de ionosfeer wordt dit signaal vervolgens teruggebogen, waardoor het terug komt op aarde in een gebied met een straal van maar liefst 400 kilometer. Een groot voordeel van NVIS is dat grote objecten, zoals gebouwen, bergen en heuvels, het signaal niet blokkeren ... het komt immers recht van boven. Verder is NVIS zeer robuust, omdat het is gebaseerd op een natuurverschijnsel, dat zich afspeelt honderden kilometers boven ons. In verband met het frequentieafhankelijke karakter van de propagatie moet bij de keuze van de werkfrequentie rekening worden gehouden met parameters van de ionosfeer. Typische werkfrequenties liggen tussen 3 en 10 MHz, de klassieke korte golf dus.

NVIS is niet afhankelijk van enig netwerk of netwerkoperator en daardoor is een snelle uitrol mogelijk, zo je daar al van zou willen spreken. Bovendien zijn de antennes en radioapparatuur relatief eenvoudig te maken en onderhouden, zelfs in landen met een laag technologisch niveau. Deze aspecten maken NVIS-radiocommunicatie bij uitstek geschikt voor communicatie direct na natuurrampen, maar ook voor onderwijs en medische zorg op afstand in arme en/of afgelegen gebieden.

Ben heeft onderzoek en vooral veel metingen gedaan aan NVIS. Het fenomeen dateert al uit de eerste helft van de vorige eeuw. Toch is er nog een groot aantal aspecten onbekend en ook zijn er vele mythes aanwezig over propagatie-eigenschappen op lage frequenties. Propagatie is een lastig onderwerp, waarin nog veel onderzoek nodig is. De nadruk van het onderzoek ligt op empirische verificatie van de effectiviteit van antennes en van propagatieverschijnselen. Een aantal nieuwe meetmethoden is ontwikkeld om dit mogelijk te maken. De metingen voor zijn proefschrift zijn in Nederland uitgevoerd, maar onlangs is er een team onder leiding van Ben afgereisd naar Spanje om ook daar, wat dichter bij de evenaar, NVIS metingen te verrichten.

Onderzoek van het NVIS-propagatiemechanisme laat zien dat elevatiehoek, polarisatie, fading en ruis de belangrijkste parameters zijn bij de optimalisatie van dit type telecommunicatiesystemen. De relatie tussen elevatiehoek en afstand is bepaald als functie van de werkfrequentie en het zonnevlekkengetal, en door metingen bevestigd. Door middel van metingen is aangetoond dat NVIS al vanaf korte afstand, 20 km op 7 MHz, dominant is ten opzichte van de grondgolf. De metingen laten ook zien dat NVIS efficiënt is: één 100 Watt zender bestrijkt een gebied van 400 x 400 km met een signaal-ruisverhouding van 35 tot 55 dB. In de nachtelijke uren is propagatie waargenomen over een afstand van 110 km, op een frequentie boven de kritische frequentie van de ionosfeer, met een fluctuerend karakter, dat veel weg heeft van verstrooiing (scattering) en niet lijkt op grondgolfpropagatie. Het belang van de propagatie van karakteristieke golven in de ionosfeer is aangetoond door middel van metingen en laat bijna perfect circulaire polarisatie van de neergaande golven zien, met een grote scheiding, meer dan 25 decibel, tussen beide karakteristieke golven. Hiermee is het mogelijk om beide propagatiekanalen apart te gebruiken, wat een kleinere bandbreedte en een reductie van het zendvermogen van 8 tot 11 decibel kan opleveren!

Zoals gezegd is een grote bijdrage van Ben het zeer grote aantal experimenten dat is uitgevoerd tijdens zijn promotietraject. De moeilijkheidsgraad van het verrichten van goed gekalibreerde en reproduceerbare metingen is zeer hoog. Om daar consistente resultaten uit te krijgen is zeer knap. Dit is uniek werk en heeft inmiddels wereldwijde aandacht gekregen. Hij heeft zijn onderzoek gepubliceerd in diverse journal papers in het IEEE Antenna and Propagation Magazine, en op topconferenties, zoals EuCAP, ICC en IEEE EMC. Als klap op de vuurpijl is Ben gevraagd als guest-editor voor de december 2016 uitgave van IEEE Antenna & Propagation Magazine voor een special over HF-communicatie en -propagatie.

Ben is een radioman in hart en nieren. Hij is zendamateur, heeft een aantal jaren bij de wereldomroep in Madagaskar gewerkt, en vervolgens bij het Agentschap Telecom. In 2011 is hij als partime PhD-student begonnen bij de Telecommunication Engineering groep van de faculteit EWI op de Universiteit Twente. Op 2 december 2015 heeft hij zijn proefschrift "Near Vertical Incidence Skywave - Interaction of Antenna and Propagation Mechanism" met succes verdedigd aan de Universiteit Twente. Voor een full-time promovendus is het al een prestatie om in vier jaar te promoveren, Ben heeft het geheel in part-time gedaan, voorwaar een bijzondere prestatie.

Dat alles maakt Ben tot een goede onderzoeker en ingenieur, die in staat is gebleken om baanbrekend werk te verrichten op het gebied van de HF-propagatie. Wij classificeren dat als: 'in het hart van Veder'. Het bestuur van het Wetenschappelijk Radiofonds Veder was dan ook van mening dat dit werk zonder twijfel een Vederprijs verdient.

Mag ik dan nu de voorzitter van het Vederfonds, mevrouw Françoise Kosters, vragen om de prijs uit te reiken?


Ben Witvliet tijdens zijn presentatie over zijn onderzoek naar NVIS-propagatie.