Uporaba Lune kot umerjenega šumnega vira za meritev razmerja G/T satelitske sprejemne postaje v pasu X z veliko anteno premera 200...400 valovnih dolžinŠEKULJICA, DARKO (Avtor) Vidmar, Matjaž (Mentor) G/Tfaktor kakovosti anteneLunaantenefrekvenčni pas Xsatelitske komunikacijezemeljski segmentzmogljivost zvezeNamen magistrske naloge je potrditi učinkovitost merilne metode faktorja G/T za kakovost pri paraboličnih antenskih sistemih frekvenčnega pasu X z veliko zaslonko, ki so v stalnemu obratovanju, kot na primer antene, ki sprejemajo signal iz satelitov nizke zemeljske orbite (ang. Low Earth Orbit - LEO) in imajo kratke premore med prehodi satelitov. Za preverjanje, ali zemeljska postaja še vedno ustreza zahtevam storitve, potrebujejo omenjeni antenski sistemi glede na zahteve Evropske vesoljske agencije (ang. European Space Agency - ESA) vsaj eno meritev G/T faktorja letno. Meritev, opisana v tej študiji, je bila izvedena z direktno metodo ocene razmerja G/T. Ta metoda omogoča oceno razmerja G/T s pomočjo dveh meritev, in sicer meritve moči šuma, ko je antena usmerjena v RF vir (P1 [W]) in meritve moči šuma, ko je antena usmerjena v hladno nebo na isti elevaciji (P2 [W]). Analiza obstoječih virov RF in njihove gostote pretokov je pokazala, da je za antene in frekvence, ki zanimajo ESA v okviru aktivnosti opazovanja Zemlje (ang. Earth Observation - EO), Luna najboljši vir RF za direktno metodo merjenja faktorja G/T. Lunino sevanje lahko vzamemo kot stabilno sevanje črnega telesa, ki je predstavljeno kot disk z enakomerno osvetlitvijo in je odvisno od povprečne temperature osvetlitve (ang. brightness temperature) Lunine mene in Luninega kotnega premera glede na lokacijo antene v času izvajanja meritve. Zaradi ožjega glavnega snopa antene od zornega kota Lune je bila izvedena celovita analiza metod približkov korekcijskega faktorja K2 zaradi razširjene velikosti vira (ang. extended source size correction factor) in razvita nova najbolj prilegajoča se metoda za izračun približka korekcijskega faktorja v odvisnosti od robnega slabljenja osvetlitve žarilca Te [dB] (ang. edge taper). Približek korekcijskega faktorja je odvisen tudi od kotnega premera Lune θ_Moon [°] ter kota med točkami, kjer sevalni diagram pade na polovico moči (ang. Half Power Beam Width). Kot θ_HPBW je odvisen od valovne dolžine, premera največjega reflektorja ter faktorja k. Faktor k je faktor širine glavnega snopa antene (ang. beamwidth factor). Formula za izračun faktorja k je produkt najboljšega prileganja krivulje na številne rezultate korekcijskega faktorja K2 različnih anten. Rezultati faktorja K2 so bili izračunani s pomočjo numerične integracije nad sevalnimi diagrami številnih anten simuliranih v programski opremi GRASP. Antene smo načrtovali in simulirali z različnimi premeri reflektorjev in različnimi robnimi slabljenji žarilca. Faktor širine glavnega snopa antene je podan v odvisnosti od robnega slabljenja osvetlitve žarilca. Pri zadnjem preverjanju postopka smo izvedli niz meritev G/T na anteni Cassegrain z veliko zaslonko v frekvenčnemu pasu X, ki se uporablja za sprejemanje LEO satelitskih podatkov. Nastavitve uporabljenih posameznih instrumentov so bile predmet razprave. Na koncu smo izbrali kombinacijo, ki omogoča največjo možno stabilnost meritve ob najmanjši možni merilni napaki. Predlagana nastavitev spektralnega analizatorja je sledeča: Središčna frekvenca: Vmesna frekvenca (običajno 750 MHz) Frekvenčni razpon: 0 Hz dB/razdelek: 1 RBW: 100 kHz VBW: 10 Hz Marker: ON Čas brisanja: 100 ms Povprečenje: 10. Glavni rezultat študije je pokazal, da se meritev faktorja G/T izvedena s predlagano direktno metodo, ki uporablja Luno kot vir RF, zelo dobro ujema z metodo, ki uporablja kot vir zvezdo (Cassiopeia A) in oceno faktorja G/T s pomočjo MATLAB simulacije. Pri merjenju faktorja G/T z uporabo metode K2, opisane v tej magistrski nalogi, in Lune kot vira RF smo dobili rezultat [G/T]dB = 36.49 dB. Z uporabo zvezde kot vira RF in iste direktne metode smo dobili rezultat [G/T]dB = 36.81 dB. Pri oceni faktorja G/T s pomočjo kode MATLAB, podane v dodatkih, pa smo dobili rezultat [G/T]dB = 36.43 dB. Ujemanje [G/T]dB rezultatov različnih metod je bilo znotraj 0.35 dB. Študija je še pokazala, da so vrednosti za korekcijski faktor K2, podane s strani proizvajalcev anten, pogosto preveč optimistične, zato je predlagana uporaba izvedene metode, ki uporablja Gaussov sevalni diagram s faktorjem širine glavnega snopa antene v odvisnosti od robnega slabljenja osvetlitve žarilca. Glede na to, da je merjenje z direktno metodo za parabolične antene z veliko zaslonko manj kompleksnejše od ločenega merjenja dobitka antene in odgovarjajoče šumne temperature sistema, je ESA potrdila metodo opisano v tej študiji kot standardni pristop merjenja faktorja G/T za antene v frekvenčnem pasu X, ki se uporablja za sprejem signala zemeljskih opazovalnih satelitov.20172017-01-27 10:15:08Magistrsko delo/naloga88902sl