Microgolf propagatiemetingen met behulp van de satelliet Olympus aan de Technische Universiteit Eindhoven

Microgolf propagatiemetingen met behulp van de satelliet

Olympus aan de Technische Universiteit Eindhoven

Citation for published version (APA):

Dijk, J. (1986). Microgolf propagatiemetingen met behulp van de satelliet Olympus aan de Technische Universiteit Eindhoven. Technische Universiteit Eindhoven.

Document status and date: Gepubliceerd: 01/01/1986

Document Version:

Uitgevers PDF, ook bekend als Version of Record

Please check the document version of this publication:

• A submitted manuscript is the version of the article upon submission and before peer-review. There can be important differences between the submitted version and the official published version of record. People interested in the research are advised to contact the author for the final version of the publication, or visit the DOI to the publisher's website.

• The final author version and the galley proof are versions of the publication after peer review.

• The final published version features the final layout of the paper including the volume, issue and page numbers.

Link to publication

General rights

Copyright and moral rights for the publications made accessible in the public portal are retained by the authors and/or other copyright owners and it is a condition of accessing publications that users recognise and abide by the legal requirements associated with these rights. • Users may download and print one copy of any publication from the public portal for the purpose of private study or research. • You may not further distribute the material or use it for any profit-making activity or commercial gain

• You may freely distribute the URL identifying the publication in the public portal.

If the publication is distributed under the terms of Article 25fa of the Dutch Copyright Act, indicated by the “Taverne” license above, please follow below link for the End User Agreement:

www.tue.nl/taverne Take down policy

If you believe that this document breaches copyright please contact us at: openaccess@tue.nl

providing details and we will investigate your claim.

TECHNISCHE UNIUERSITEIT EINDHOUEN FACUlTEIT ElEKTROTECHNIEK Uakgroep Telecommunicatie

MICRDGOLF PROPAGATIEMETINGEN

MET BEHULP URN DE SATELLIET OLYMPUS

AAN DE TECHNISCHE UNIUERSITEIT EINDHOUEN

door ire J. DiJk . )

Eindhoven, oktober 1986

.) iL. J. DiJk, Technische UniveLsiteit Eindhoven CTUE) Faculteit Elektrotechniek

Postbus 513

Samanvatting

Een Europees programma voor 12/20/30 6Hz (6igahertz)

propagatie/communicatiemetingen en -experimenten met behulp van de satelliet Olympus is in voarbereiding. De voornaamste doelstelling is het verzamelen en bewerken van meetgegevens mbt de invloed van de atmosfeer op de transmissieparameters, die van

belang ziJn voor het ontwerpen van toekomstige

satellietcommunicatiesystemen in die 20/30 6Hz band. Met behulp

van de maetgegevens kan tevens de utilisatie van het

communicatiemedium bevorderd worden door middel van adequate transmissie-experimenten.

Het voorgestelde projekt is een nadere uitwerking van het onderzoekprogramma van de vakgroep Telecommunicatie EC-TUE op het gebied van de satellietcommunicatie, zoals opgenomen in het gezamenlijke rapport van de Nederlandse "Olympus" gebruikersgroep:

"Naderlands programma voor het gebruik van de satelliet Olympus" Dit nationaal programma is tot stand gekomen in onderling overleg tussen de betrokken instellingen en bedrijven (NIUR, NLR, Philips, PTT, rUE en UNU) waarbij grote aandacht is besteed aan de beperking van doublures in het onderzoek en het stimuleren van de onderlinge samenwerking v~~r het beter benutten van expertise, menskracht en financi~le middelen.

Het betreffende projekt zal gedeeltelijk kunnen worden uitgevoerd met de personele en materiale middelen die de Technische Universiteit Eindhoven ter beschikking stelt.

Daarnaast heert de Nederlandse PTT, met name het DNL (Dr. Neher Laboratorium) toegezegd om een bedrag te fourneren. De voorwaarde behelst een completering van de projektrinanciering.

Aan de Stichting voor de Technische Wetenschappen werd ,de resterende projektfinanciering gevraagd en inmiddels verkregen.

In assentie bestaat de benodigde apparatuur uit ean

precisieantanne v~~r hat ruimtecommunicatie-onderzoek bij deze hoge Frekwenties, uit ontvang- en calibratie-apparatuur en uit registratieapparatuur voar het vastleggen van de meetgegevens.

Uoor de uiteindelijke verwerking van het verkregen databestand is een intensieve samenwerking met PTT-DNL voorzien. Het ligt in de bedoeling om gedurende de eerste twee jaren van het projekt de benodigde voorzieningen ,te treffen, zoals het ontwikkelen van niet commercieal verkrijgbare apparatuur en software-pakketten, en de aanschaf van apparatuur waarna de aldus verkregen systeemelementen zullen worden samengebouwd tot een volledig meetsysteem. In hat derde jaar van de projektlooptijd van totaal vijF Jaar zal het meetsysteem beproeFd worden. Uervolgens zal in de laatste twae jaren continu gemeten dienen te worden, waarbij gabruik gamaakt wordt van de dan gelanceerde satelliet "Olympus". De volgende tabel 1 moge een en ander verduidelijken.

Tabel

~: Tijdtabel mbt propagatieprojekt Olympus op TUE I---~---~ I 1986 1987 I 1988 1 9 8 9 : 1990 I

1---:

: opbouw meetop-f stellingan test metingen

1---1

1---1

I STW Financiering : I STW financiering I

I---l---t---I

TUE/PTT-DNL samenwerking I I---~

S •• chrilving

~

bit

pro,.kt

Samenhang @!l plaats van het proJekt "Olympus" binnen het vakgebied Telecommunicatie

Door de International Telecommunications Union CITU) werd in 1965

te Montreux de volgende definitie van telecommunicatie

vastgesteld:

"Any transmission, emission or reception of signs, signals, writing, images and sound or intelligence of any nature by wire, radio, visual, or other electromagnetic systems". Zeer schematisch is deze definitie te illustreren met Fig. 1:

+----+ +---+ +---+ +---+ +---+

IBronl--IZenderl--IKanaall--IOntvangerl--tPutl

+----+ +---+ +---+ +---+ +---+

Afzender Bestemming

~

t:

Schematische voorstelling telecommunicatie-verbinding.

Een bericht lIJordt in hat algemeen overgebracht van "bron" naar "put" via aen zender en een ontvanger. Om afstand te overbruggen wordt gebruik gemaakt van "kanalen". Dit zijn "geleide" of

"ongeleide" kanalen.

Drie sleutelwoorden voor het beschrijven van toekomstige ontwik-kelingen in de telecommunicatie zijn:

- digitalisering,

- glasvezeltransmissie of geleide communicatie, satelliettransmissie of ongeleide communicatie.

Digitalisering is tegenwoordig een basisbegrip in de

telecommunicatie. Het beschrijven van toekomstige ontwikkelingen in de glasvezelcommunicatie is hier niet aan de erde en wordt elders beschreven (RACE-programma).

Uoor het beschrijven van entwikkelingen in de satellietcommunica-tie kan gebruik gemaakt lIJorden van de velgende indeling.

Tabel 2: Indel1ng vantelecommun1catiediensten

1---1

: fixed services I - teleronie, telex, facsimile

1---1

I video services ~ - TU d1stributie naar kabelnetten en

r aardse zenders

:---~---~---:

I business services I - Tele-videoconferent1es, data verb1n- I

t I dingsnetwerken, mob1ele verbindingen I

1---1---1

: broadcasting services I - direkte omroep (radio en TU) I

1---1---:

Groeicijrers betrefrende de wereldmarkt voor

satellietcommunicatie zijn te vinden in Tabel 3.

Deze cijrers zijn overgenomen uit: Satellite Marketing Digest, Bethesda, MD; Satellite System Engineering.

10.ro:J

9000

WORLDWIDE & DOMESTIC

Equivalent 36 MHZ Transponders

3100

9870

5580

World U.S. World U.S. World U.S. wond U.S. wide onlv wide onlv wide onlv wide only

1985 1990 1995 2000

Tabel 3: Prognose voor de behoerte aan transponders, uitge-drukt in equivalente 36 MHz transponders.

De inrormatie van Tabel 3 is in Tabel ~ verder uitgesplitst naar de diverse diensten. Uit de cijrers kan geconcludeerd worden dat tot aan de eeuwwisseling het leeuwendeel van de groei gaat zitten in de categorie "Voice".

1985 1990 1995 2000

US World US World US Wand US World

wide wide wide wide

TOTAL 478 1410 756 3100 1135 5580 1655 9870

VOICE 215 950 346 2350 560 4500 900 8400

VIDEO 169 270 270 470 370 670 470 900

DATA 60 120 100 200 140 280 180 360

VIDEOCONF. 34 70 40 80 65 . 130 105 210

Tabel "1: Prognose voor de behoefte aan transponders, uitge-drukt in equivalente 36 MHz transponders.

Uoor deze te verwachten enorme groei in de sateIIietcommunicatie dient "frekwentie ruimte" gevonden te worden. Daar de nu in gebruik zijnde frekwentiegebieden binnenkort weI volledig bezet

zijn, dienen nieuwe frekwentiegebieden ontsloten te worden. Met

name de frekwentiebanden 20 en 306Hz zijn aan de beurt om

ge-bruikt te gaan worden ais telecommunicatiekanaal.

WAAROM PROPA6ATIEMETINGEN IN DE FREQUENTIEBANDEN 12/20/30 6Hz MET

DE OLYMPUS SATELLIET?

--De 12/20/30 6Hz propagatiemetingen met de Olympus satelliet heb-ben tot doel meetgegevens te verzamelen met betrekking tot de

invloed van de atmosfeer op de transmissieparameters, die van

belang zijn voor het ontwerpen van satellietcommunicatiesystemen

in de 20/30 6Hz band. Enkele relevante transmissieparameters zijn

het transmissieverlies tussen zender en ontvanger, de

antennruis-temperatuur, de overspraak tussen orthogonale

polarisatierich-tingen (kruispolarisatie) en de scintillatie.

Bovengenoemde transmissieparameters worden befnvloed door de

atmosferische condities (regen, sneeuw, ijs, waterdamp, enz.),

die als funktie van de tijd veranderen. Uoor het ontwerpen van

satellietcommunicatiesystemen, waaraan eisen worden gesteld met

betrekking tot de beschikbaarheid van de verbinding en de

kwaliteit van de over te dragen informatie, is het van belang de

waarden van de transmissieparameters te kennen gedurende

"nominale" (50% van de tijd) en "extreme" (0,005% van de tijd) atmosferische omstandigheden.

In hat algemaen kan worden geconcludeerd uit

regenintensiteitsmetingen in een groet aantal landen dat in

Nederland een gematigd regenklimaat heerst. Bij de toepassing van hogere frekwenties is het echter noodzakelijk de "fijnstructuur"

van neerslag nauwkeurig te kennen. Belangrijke onderdelen zijn

vooral de horizontale en vertikale structuur van regen, de

druppelverdeling in regen, de effecten ten gevolge van ijs en

sneeuw ~n de effecten van wolken en atmosferische gassen

(waterdamp). Het is bekend dat deze fijnstructuur sterk varieert

in de overgangsgebieden tussen land en zee.

Bij het ontwerpen van satellietverbindingen in de 20/30 6Hz

banden is het te verwachten dat het "everwinnen" van de

atmosferische effecten ten gevGlge van regen zodanige (dure)

voorzieningen in de satelliet en de grondstations noodzakelijk

maakt, dat de toepassing van in de ll/l~ 6Hz band niet

gebruikelijke technieken moet worden overwogen. Een aanzienlijke

verbetering kan worden verkregen door de toepassing van

"site-diversity", waarbij voor ~en satellietverbinding twee

grondstations (onderling met elkaar verbonden) worden geplaatst

op een afstand van enkele kilometers. Op deze wijze wordt door

aen van beide grondstations als het ware om de regenbui heen

gekeken, waardoor de invloed van de regen op de

satellietverbinding sterk wordt verkleind.

De propagatie-experimenten met de Olympus satelliet vormen een

logische voortzetting van de ll/l~ 6Hz propagatie-experimenten

met de OTS satelliet, waaraan door PTT/DNL en TUE/E gedurende de jaren 1978 tot en met 1983 succesvol is deelgenomen. De metingen

met de Olympus satelliet bieden de mogelijkheid de

frekwentie-afhankelijkheid van de atmosferische effecten in een groot

het (inter)nationale onderzoek op dit gebied.

In Europa is een grote deelneming aan deze experimenten te

verwachten. De volgende landen zullen aan de

propagatie-experimenten deelnemen: Uerenigd Koninkrijk, West-Duitsland,

Frankrijk, Itali@, 2weden, Finland, Noorwegen, Denemarken,

Belgie en Nederland. In CD5T-verband worden de mogeliJkheden

onderzocht am - op dezelfde wijze als voor de OT5- en

SIRIO-satelliet - een proJekt te starten, waarbiJ de veLzamelde

meetgegevens op een uniforme wijze zullen worden gepresenteerd en geanalyseerd.

Expe~1ment.n ~ ~

Door TUE zullen propagatiemetingen bij 12/20/30 6Hz worden

ver-richt met een S,S meteL antenne. De metingen betreffen de

bepa-ling van de demping en kruispolarisatie-ontkoppeling. revens

zuIIen metingen worden verricht v~~r de bepaling van het

faseveL-schil tussen hoofd- en kruispolarisatiesignalen en zullen

scintillatiemetingen WOLden veLLicht. Met behulp van radiometers

en radiometeorolegische instrumenten zullen hulpmetingen worden

veLricht.

De mogeliJkheden veor de verbetering van de

kruispolaLisatie-ontkoppeling dOOL middel van "adaptive cancellation" zullen

worden onderzocht. Dergelijke technieken worden reeds toegepast

in ~/6 6Hz en 11/1~ 6Hz satellietverbindingen en kunnen de

toepassing van frekwentie-heLgebruik mogelijk maken of

veLgemakkelijken.

De samenhang tussen propagatieverschijnselen en de kwaliteit van

digitale satellietverbindingen zal WOLden onderzocht. UeoL dit

doel WOLden bit-error-Late metingen tegeliJkertijd met

propagatiemetingen overwogen. Dit soort metingen, dat 1n een

luscircuit wordt uitgevoeLd, sluit aan op soortgeliJke metingen

die aan OTS ziJn uitgevoerd. De metingen kunnen eventueel ook

WOLden uitgevoerd op een veLbinding met een ander (bij voorkeur

Nederlands) grondstation, bijv. met het PTT-grondstation NERA.

KORTE BESCHRIJUING UAN

g[

OLYMPUS SATELLIET

De naam Olympus staat voor een grote telecommunicatie satelliet, die zodanig ontworpen is dat het de nuttige lading ("payload")

van toekomstige satellieten zou kunnen dragen. In die zin is de

Olympus satelliet een logische opvolgeL van de middelgrote,

zogenaamde "Delta-class", satellieten, die niet in staat zouden

zijn aIle toekomstige teepassingen van satellieten, zoals groot

vermogen omroepuitzendingen, uit te voeren.

Deze in dLie assen gestabiliseerde satelliet, waaLvan de

oveLzichtstekening is weergegeven in Fig. 2, is een proJekt van

de European Space Agency (ESA).

De ontwerplevensduur van de satelliet is tien Jaar, maar de

missielevensduur van het eerste demonstratie ruimtevaaLtuig is

slechts vijf Jaaro

Het subsatellietpunt van deze geostationaiLe satelliet is 19

graden west, cOLLesponderend met azimuth en elevatiehoeken in

Eindhoven: azimuth 30,23 graden en elevatie 26,80 graden.

Het tat.l. Olympus s.tell1at

p~aRr.mm.

Het totale progLamma omvat vier onderdelen, nameliJk het:

12/20/30 6Hz propagatiepakket, met de bedoeling de propagatie-statistieken in het hogere rrekwentiebereik, te veriri~ren en te completeren.

- 12/1~ 6Hz projekt, voor experimentele communicatie tussen

kleine, geavanceerde aardstations.

2 kanaals omroepprojekt, een kanaal is bedoeld voor

experimenteel Italiaans gebruik, en het tweede kanaal is v~~r

Europees gebruik.

- 20/30 6Hz communicatie-experiment, voor "point to point" en "multipoint" teleconrerenties en andere toepassingen.

Fig. 2: Overzichtstekening Olympussatelliet in vlucht-conriguratie.

De baken.

~

de Olumpu • •

atel11et

Het propagatieprogramma omvat drie bakens met rrekwenties rond 12,5 6Hz, 206Hz en 306Hz. Fig. 3 illustreert in een blokdia-gram hoe deze signalen worden opgewekt.

AIle signalen zijn lineair gepolariseerd. De polarisatierichting van het 208Hz baken kan worden geschakeld tussan twae orthogo-nale oriantatias met aen rrekwentie van 933 Hz. De polarisatie-richting van hat 306Hz signaal is vast. De polarisatierichting van het 12,5 6Hz signaal is eveneens vast, en er wordt ook hier aIleen aen draaggolr uitgezonden.

De exacte r4ekwenties van de signalen staan in Tabel 5.

Tabel 5: Karakteristieka eigenschappen van de bakensignalen van de Olympus satelliet. BO B1 B2 FREQUENCY 1250tB66MHz STABILITY 24h :!:1.2SKHz 1 YEAR !37.5KHz

-

7 YEAR !12SKHz EIRP ~10dBW STABILITY 1s ! 0.06 dB 24h :!: O.SdB

-

1YEAR :!: tOd B 7YEAR ! 2.0dB POLARIZATION X - PURITY :s -30 dB 19770. 393MHz 296SS.S89MHz ! 2.0KHz :t30KHz !60.0KHz !90KHz !200KHz ! 300KHz ~24dBW ~24dBW } AS BO } AS BO X OR Y Y SECTABlE OR SWITCHABLE WITH933Hz :s-30 dB ~-30dB

r - - -

F.!EQ!l£~Y ..lo.!LJK1. - - - -, OUTPUT

FILTER I "I HORNS 80 I XTAl I - - - t - - - " ' f ... - - - < . I OSCILLATOR I I I I I I I I I I I ' - - -

-

-

-

-

-

-

---'

81 82

Fig. 3: Blokschema van de Olympus satellietzender ten behoeve van hat propagatie-experiment.

In tabel 6 ziJn de onderlinge polarisatierichtingen aangegeven en is de orientatie en de nauwkeurigheid vastgelagd.

Tabel 6: Onderlinge polarisatierichtingen en nauwkeurigheid

I---~---: I Signaal I Polarisatie- I Ori~ntatie/nauwkeu4igheid

t benaming

:---1---1---1

B 1

I Y (Ue4t.) : (SO ~ 2) graden met bet4ekking tot

: het aardequato4iale vlak

1---1---1

_{1 X}

(HC4.) : (SO ± 0,5) g4aden met bet4ekking : tot

B,-Y

I I

1---1---1---~---: : B ,B r Y (Uert.) f (0 ± 0,5) g4aden met bet4ekking :

: 2 0 f I tot BI -Y 1

1---:

Het

~

de e.tel11et u1tgezonden vermogen

De EIRP (Effective Isotropic Radiated Power) van hat signaal 80

zal nargens in hat bedekkingsgebied kleiner zijn dan 10,0 dBW. Het bedekkingsgebied van het baken Bo omvat het hele gabied dat zichtbaar is vanuit de satelliet, an is getekand in Fig. ~.

Fig. ~: Bedekkingsgebied van het 12,5 8Hz bakensignaal van de Olympus satelliet.

De EIRP van de signalen

B,

an 8~ zal nargens in het bedek-kingsgebied kleiner zijn dan 2~,O d8W. Het bedekkingsgebied voor deze beide signalen is getekend in Fig. 5.

Fig. 5: Het bedekkingsgebied van de 20 en 306Hz baken-signalen van de Olympus-satelliet.

In Fig. 6 is een ove~zicht gegeven van de EIRP frekwentiespectrum van de signalen die door de satelliet uitgezonden.

30 tEIRP

in

dB'W

24

I

19 10

o

20

30

en het UJorden

Fig. 6: Frekwentiespectrum van de verschillende bakens van de Olympus-satelliet.

SiRnal.n di. ontvang.n dienan

t.

worden

Acht amplitude en vier fasemetingen over een dynamisch be~eik van 30 dB, zijn vereist om de gewenste propagatiedata te kunnen meten (Tabel 7.). Een dynamisch bereik van 30 dB houdt in dat signalen waarvan de extra demping (bijv. ten gevolge van neerslag)30 dB is, nog ontvangen moeten worden. AIleen in extreem slechte situaties, extra demping groter dan 30 dB, zijn geen propagatie-metingen meer mogelijk.

Tabel 7: 8ewenste amplitudemetingen biJ Olympus propagatie experimenten.

+---+

rrekwentie polarisatisrichting • benaming

1

6Hz

1---1

I zenden CT) ontvangen CR) :~---I---~---I---t 12,5 U U 112,5ACTU,RU)1 12,5 U H 112,5ACTU,RH)1 20 U U 20ACTU,RU): 20 U H 20ACTU,RH)I 20 H H 20ACTH,RH)I 20 H U 20ACTH,RU): 30 U U 30ACTU,RU)I 30 U H 30ACTU,RH)I

+---+

• U - vsrtikaal, H - horizontaal.

De gewenste fasemetingen ziJn in tabel 8 aangegeven.

Tabel 8: 6ewenste fasemetingen biJ Olympus propagatie

+---+

_{rrekwantie polarisatierichting benaming}

8Hz 1---1 : signaal 1 signaal 2

1---1---1---1---1

12,5 20 20 30

u

U H U • _• • • H H U H 112,5FCTU,RH)l 20FCTU,RH)I 20FCTH,RU)I 30FCTU,RH) I

+---+

Het is tevens noodzakeliJk om de antenneruistemperaturen te meten teneinde het transmissiemedium Ctroposfeer) zo goed mogeliJk te leren kennan. BiJ de drie meatfrekwenties wordt biJ droog heldar weer ook de kleine signaalvariatie gemeten in amplitude en fase, aangeduid met amplitude- en fasescintillatie.Dit geeft zes extra signalen. Dit is een belangriJke grootheid biJ fasemodulatie van digitale signalen. Tenslotte is het noodzakeliJk om een aantal weerparameters te registreren. Met name de regenintensiteit R is balangriJk.

Het is nu mogeliJk om een algemaen blokschema van het meetsysteem te geven in fig. 7.

In principe bestaat het systeem uit een Cparabolische) schotel-antenne met diameter 0 - 5,S m, aen aantal ontvangers en een data processing systeem om alle gegevens Cdigitaal) te kunnen regis-trersn op schiJven, geheugens en magnetische band en daarna te verwerken.

ANTENNE

~~ANGE_R_S

_{______}

~

_{______ DA_T_M_R_O_C_ES_S_IN_G ____________ - - ,}

..---1 polar. sens. _{LAN TUE}

r,:::::======> D= 5,Srn .---..---i 12 GHz rad. opslag aquisit ie

r---...

x 12 GHz Co PDP 11/73 ~~o "Hz 0- 4.i r:: r:: .lI:: .c OJ OJ e =' tI ClG OJ: OJ I-< 0 OJ (II

f-! "a > I-< I-<

20 GHz rad. X 30 GHz Co meteorologit" 0 T e W R R tracking 30 GHz rad. TA ijk en stab.

Fig. 7: Blokschema van het Olympus propagatie meetsysteem van

rUE.

L1nkbudgat b1, drao; haldar

~

Met behulp van het linkbudget 15 het mogeliJk om het ontvangen vermcgen van de satelliet te berekenen. Uervolgens is het dan mogeliJk om de signaal tot ruisverhouding te berekenen daar veer de ruisfactor van aIle ontvangers 7 dB genomen is en de ruisbandbreedte geliJk is aan SO Hz. De antenneruistemperatuur wordt op

r -

293 K gesteld, een waarde die re~el is biJ hevige regenval.

Uoor de afstand van het grendstatien naar de geestatienaire Olympus-satelliet kan een waarde van 38910 km berekend worden. Het linkbudget staat aangegeven in tabel 9.

Tabel 9: Linkbudgat Olympus propagatie-experiment

+---+

ISignaalrrekwentie IBHz 12,5 19,77 29,66

ISatelliet EIRP IdBm ~O 5~ S~

:UriJe ruimte damping fdB 206,2 210,2 213,7

IAtmosrerisch verlies IdB 0,3 O,~ 0,5

IAntenne richtrout IdB 0,2 0,3 O,~ I

IAntennewinst (0 - 5,5 m) IdS I 5~,2 I 58,2 I 61,7 I

1---1

JDntvangen vermogen IdBm 1-112,5 -98,7 -98,9

:---~-~--- ---1 I---~---: JRuisraktor IRuisbandbreedte (50 Hz) IkTo I Ruisvermogen IdB 7 IdB/Hz I 17 tdBm/Hzl-17~ IdBm 1-150 7 17 -17~ -150 7 17 -17~ -150

,

I J-~---:

:---1

:Signaal/ruisverhouding IdB 37,5 51,3 51,1

1---:

:---1

13 dB bundelbreedte 10 0,32 I 0,2 0.137 - arcsin 1,3 15,5

+---+

Uit het linkbudget bliJkt dat de signaal/ruisverhouding ligt tussen 37 en 51 dB en het moet dus mogeliJk ziJn om met een dynamisch bereik van 30 dB te rekenen.

Ket antenne.usteem

Het antennesysteem is opgebouwd rond een parabolische

hoordrerlektor met een diameter van 5,5 m en een oppervlaktetele-rantie van 0,25 mm.

De hulprerlector heert een hyperbelische vorm en de belichter is direct geschikt voer rrekwenties van 12,5 BHz, 20 BHz en 30 BHz. Behoudens de parabolische rerlektor (kosten > Hrl. 100 k) wordt het antennesysteem inclusier het antennestatief in eigen beheeL vervaardigd.

Eehoopt werdt dat een richtnauwkeurigheid van enkele duizenden van een graad zal worden gehaald. Oit is niet nodig voer de hoordpolarisatie doch voor de kruispolarisatiemetingen. Hierover bestaat nogal eens misverstand.

In rig. 8 is een indruk van het antennemedel gegeven. Een auto-matisch volgsysteem en een computersturing moeten de antenne gericht houden op de Olympus.

noord

Fig. 8: Model van een antenne tbv p~opagatiemetingen

mbv de Olympus-satelliet.

~ ontv.nR·~

De ontvange~ bestaat eigenlijk uit twee delen namelijk:

het hoogrrekwent gedeelte, dat direkt achte~ de antenne is gemonteerd, bestaande uit mixers, versterkers, vermenigvul-diger blokken en inkoppelaars voor de calibratiesignalen, eventueel bevat het ook de

spiegelfrekwentie-discriminatie-filte~s.

- het basisband gedeelte, waa~ de overige signaalbewerkingen en controlehandelingen ve~~icht wo~den, dit is op enige afstand van de antenne gesituee~d en met het hoogfrekwent gedeelte ver-bonden via kabels (zie fig. 9).

Het grote dynamische bereik vereist smalbandige filters (50 Hz) in de signaalketens. Een translatie "phase locked loop" met een translatierrekwentie van 10 MHz, afgeleid van een zeer stabiele kristaloscillator J komt tegemoet aan de frekwentiestabiliteits-eisen en maakt het gebruik van smalbandige filters in de midden-frekwent trap mogelijk.

Uan de vier mogelijke kandidaten om de PLL te vergrendelen wordt de 12,5 6Hz draaggolF gekozen. Deze keuze is gebaseerd op de aan-neming dat de verzwakking van het 12,5 6Hz signaal bij neerslag minder zal zijn dan de verzwakking van de overige drie signalen. De spanning gestuurde kristaloscillator (vcxo) van de translatie

"phase locked loop" genereert het lokale oscillatorsignaal (LO), dat na gepaste ve~menigvuldiging de fase-cohe~ente 12,5 6HZ, 20 6Hz en 306Hz signalen oplevert.

De wisselende horizontale en ve~tikale pola~isatie van het 20 GHz signaal maakt het mogelijk om dubbele k~uispolarisatiemetingen te verrichten. Hiervoor is het noodzakelijk dat de signalen tijdsynchroon worden geschakeld tussen het hoofdpola~isatie- en het kruispolarisatiekanaal. Een "phase locked loop" vergrendeld op de 933 Hz satelliet schakelfrekwentie verzorgt deze tijdsynchronisatie.

FRONT-END IF PLL DETECTIE I I 30 (.~ rISCl-' I , , l,Wi.tcAFSI 20 Tv'//t; 1 . 1 I '---+---~ t 1.10 Tv'tf II I C,,';J,M/iO.J I I.'A I/EIf"~Y t f 29o,l~/tY".l1 L - - - - = - - - - ' I I I f I J J I I I t

_-+0"

--~[>-[:=J "": 1-45' U%'I/

Fig. 9: Mogelijk blokschema v~~r propagatie meetontvanger.

Data-acgu1s1t18, cpslag

@n

v8rw8rk1ng

In het voorgaande is reeds aangegeven dat er 12 kanalen met propagatie meetgegevens verwerkt moeten worden en tiJdens helder weer nog eens 6 scintillatiekanalen. Tevens worden drie antenne ruistemperaturen en diverse meteorologische gegevens geregis-treerd.

De metingen worden verricht gedurende 2~ uur/dag en dat nog eens een paar jaar Cminimaal twee, maar dat loopt meestal uit).

Het is duidelijk dat een geautomatiseerd dataverwerkingssysteem zal worden gebruikt. De gegevens worden "verzameld" door een zgn.

"pr~processor" computer PDP 11/73 en gaan dan naar een "host-processor" PDP 11/73 met een grote data-opslagcapaciteit en worden tenslotte op magnetische band vastgelegd.

Er vindt een uitgebreide studie plaats naar de eigenschappen van de communicatiekanalen die onderzocht moeten worden (12, 20 en 30

6Hz) en bergen statistieken zullen er verschiJnen.

De dataverwerking wordt met PTT samen ondernomen omdat die in hetzelfde schuitJe zitten.

In fig. 10 is hat blokschema van de dataprocessingsinstallatie gegeven.

Tenslotte is het noodzakelijk om enkele mensjaren software-ontwikkeling te plegen tbv de data verwerkingsprogramma's.

Uele studenten zullen in dit proJekt iets van hun afstudaergading vindan. ~ I I ;!-POP 11/73 64 eh ede kwv rem 256 kb. hddisk 20 mb. 2*flop. >, Frontend Computer 3* VT 220 20 meter VT 220 POP 11/73 ieee kwv 16 eh ede rem 1mb. hddisk 134 mb. 2* flop.

I

OL 2400 printer THENET Modem Host Computer

o

VT241

Fig. 10: Blokschema van dataprocessing "hardware" tbv het Olympus propagatie-onderzoek biJ TUE.

C:onclusi.

Het is noodzakalijk om nu te beginnen met metingen aan 20/30 GHz satellietcommunicatiekanalen teneinde aan de vraag naar frekwen-tieruimte te voldoen ten behoeve van satellietcommunicatie-systemen. De Technische Universiteit Eindhoven zal aan het

inter-nationale propagatie-experiment Olympus deelnemen samen met PIT CDr. Neher Laboratorium) en IUD. Gelukkig heeft "Nederland" besloten om deze kostbare experimenten te financieren.

Uaak worden propagatie-experimenten echter gezien als "luxe". De meetinstallatie bestaat uit een antennesysteem, een aantal ontvangers en een dataprocessing systeem. Er worden ca. 21 trans-missieparameters gemeten. De parabolische antenne heert een diameter van 5,S meter met een oppervlaktenauwkeurigheid die over de hele schotel beter is dan 0,25 mm.

De Olympus-satelliet zal medic 1988 worden "geplaatst" maar deze datum is "zacht".

Tenslotte hoopt TUE dat het (ook door u) ge!nvesteerde kapitaal in deze metingen op "termijn haar maatschappelijk nut met rente zal opbrengen. 2eker is dat vele studenten een deel van hun opleiding binnen dit projekt zullen ontvangen.

U.rantwaardinp

Bij het schrijven van dit artikel heert schrijver gebruik gemaakt van documenten van diverse andere schrijvers. In dit tijdschrirt is het echter niet gebruikelijk om naar literatuur te verwijzen. Dit kan de indruk geven dat schrijver zomaar gebruik maakt van teksten van anderen. Andere schrijvers worden hierbij dus