Electromagnetics for Space Antennas. Johan Wettergren Manager Antenna Electrical Design

Relevanta dokument
Satellit-navigering. GPS-tillämpningar

Kraft i rymden. Mikael Ekström RUAG Space 18 May 2017

Vågkraft. Verification of Numerical Field Model for Permanent Magnet Two Pole Motor. Centrum för förnybar elenergiomvandling

R&D ur RUAG Space perspektiv. NRFP-2 Slutseminarium, 11 nov 2014 Tomas Thungren, Commercial Affairs RUAG Space AB

Antenner. Anders Karlsson. Institutionen för elektro- och informationsteknik

SSM, Ericsson AB

Vågrörelselära och optik

Solar angles Solar height h, Azimuth (bearing) a

TIPS TILL BLIVANDE ENTREPRENÖRER

Råd inför tentan. Anders Karlsson. Institutionen för elektro- och informationsteknik

Dator- och telekommunikation (ETS601) Höstterminen 2016

1. Elektromagnetisk strålning

GKN Aerospace Engine Systems Sweden AB

Dator- och telekommunikation (EITG01) Höstterminen 2018

Magisterexamen i elektroteknik Läsår 2006/07

GPS GPS. Classical navigation. A. Einstein. Global Positioning System Started in 1978 Operational in ETI Föreläsning 1

HFT 38, Tentamen i högfrekvensteknik, kurskod EEM , 08:30 i VV -salar. Längd: 4 timmar.

Service Contract No. 3601/B2007.EEA Presentation vid Fjärranalysseminariet 2009 Erik Willén Metria

PFC and EMI filtering

EMERSON. Marine Fuel Measurement Solutions. Emerson Overview. Agenda Marin: Fuel Control - Efficiency. Michael Jägbeck

TTC Industriell Tomografi och 3D-printing för effektivare produktion. Lars Lundh/KEC Karlskoga Engineering Cluster

MÄTNING AV VÄGT REDUKTIONSTAL MEASUREMENT OF THE WEIGHTED SOUND TRANSMISSION LOSS

Antennförstärkare för UHF-bandet

Resultat av den utökade första planeringsövningen inför RRC september 2005

Omnisys Instruments AB

European Spallation Source (ESS) från Projektmodeller till Plant/Product Lifecycle Management

Föredrag om antennteknik på RS-03. Antenner. Lite grunder för nybörjare och andra.

Gigahertz Centrum MC2 Hur forskning på CTH kommer till användning i mikrovågsindustrin. Herbert Zirath Chalmers Tekniska Högskola Ericsson AB

Improved acoustical properties of launcher fairings

Klicka här för att ändra format på bakgrundsrubriken

1. CEPT ECC/ERC-beslut

ANTENN LANSERING 2017

Användarhandbok LABS LABS W E D E N UHF TRÅDLÖST MIKROFONSYSTEM MODEL:

ANDREAS REJBRAND NV1A Fysik Elektromagnetisk strålning

MR-laboration: design av pulssekvenser

b) Calculate the dispersion in the vicinity of the Fraunhofer D line for each glass, using the Cauchy relation.

Utbildningens benämning (och alternativt lärarinriktningens benämning)

Antenner exempel. Klassiska antenner

Dator- och telekommunikation. Dator- och telekommunikation. Radionät. Fasta nät. Kapacitet. Tjänster. Radionät Protokoll Kapacitet Tjänster

Strömning och varmetransport/ varmeoverføring

ν = c / λ Ljus = elektromagnetisk våg I vakuum är ljusets hastighet, c = km/s Frekvensen är antalet toppar som paserar en punkt per sekund.

GMES vår vaktpost i rymden

ANTENNER FÖR NANOSATELLITEN VIKTORIA

The present situation on the application of ICT in precision agriculture in Sweden

Dokument Rubrik Utgåva Datum. TBE/KBE-DOK TBE/KBE Dokumentförteckning TBE/KBE-REV TBE/KBE Revisionsförteckning 12.

Kapitel 33 The nature and propagation of light. Elektromagnetiska vågor Begreppen vågfront och stråle Reflektion och brytning (refraktion)


Inför solfäcksmaximet : Kortkort om olika sorters solaktiviteter

Kapitel: 32 Elektromagnetiska vågor Maxwells ekvationer Hur accelererande laddningar kan ge EM-vågor

CRYOSAT- SIRAL. 19 oktober 2010 UPPLÄGG. CRYOSAT missionen. SIRAL antennen. Dagsläge. Viola Sohtell RUAG Space AB

DE TRE UTMANINGARNA..

Optik, F2 FFY091 TENTAKIT

Geometrisk optik. Syfte och mål. Innehåll. Utrustning. Institutionen för Fysik

Elektromagnetisk strålning. Lektion 5

Produktblad Stage Line MRD-480N

Mönster. Ulf Cederling Växjö University Slide 1

Studieplan för civilingenjörsprogrammet i elektroteknik, 300 hp, läsåret 2018/2019

3. Ljus. 3.1 Det elektromagnetiska spektret

Prov (b) Hur stor är kraften som verkar på en elektron mellan plattorna? [1/0/0]

Vinkelupplösning, exempel hålkameran. Vinkelupplösning När är två punkter upplösta? FAF260. Lars Rippe, Atomfysik/LTH 1. Böjning i en spalt

Profilen Kommunikation för Y, Yi, D & IT

Magnetfältssimulering Staffanstorps kommun

Gradientbaserad Optimering,

Displaysystem. Hans Brandtberg Saab Avitronics SAAB AVITRONICS

The Finite Element Method, FHL064

CELL PLANNING. 1 Definitions

Optimering av isoleringstjocklek på ackumulatortank

Vågrörelselära och optik

Kalla Vindar ( och Heta Galaxkärnor) Susanne Aalto Rymd och Geovetenskap Chalmers

The nature and propagation of light

Instruction Manual. Svenska, English. Power Bank. Model: PRBN

This presentation has been revised since presentation

Tentamen i Fotonik , kl

Skattejurist för en dag på Deloitte i Malmö! 26 april 2016

Introduction to Sound and Vibration, 7.5 hp

Tentamen i : Vågor,plasmor och antenner. Totala antalet uppgifter: 6 Datum: Examinator/Tfn: Hans Åkerstedt/ Skrivtid:

Fysik TFYA68 (9FY321) Föreläsning 6/15

Beacon BluFi Bluzone. Givarna har mycket hög känslighet och kan mäta mycket små förändringar.

Skineffekten. (strömförträngning) i! Skineffekten. Skineffekten. Skineffekten. Skineffekten!

Radio-ockultation med GNSS för atmosfärsmätningar

Syftet. Presentera nya hyresgäster Information om byggprojekt 2015 Bygga relationer

HYDRAULIK Rörströmning IV

Hur elektromagnetiska vågor uppstår. Elektromagnetiska vågor (Kap. 32) Det elektromagnetiska spektrumet

PROV I FYSIK KURS B FRÅN NATIONELLA PROVBANKEN

Banbrytande elektronik vid LTH

DESTINY ONE. $5.95psf NNN 7,650-30,092 SF INDUSTRIAL FOR LEASE: 9770 S 142nd La Vista, Nebraska * * CERTIFIED *

Broadband Delay System Demonstration for VLBI2010

Klyvklingor / Ripping Blades.

FyU02 Fysik med didaktisk inriktning 2 - kvantfysik

Försäljning möt kunden öga mot öga. Seminarium 1 mars, Välkommen!

HYDRAULIK Rörströmning IV

Utveckling mot vågbeskrivning av elektroner. En orientering

"Smarta antenner för lönsamma nätverk"

FÖRSVARSSTANDARD FÖRSVARETS MATERIELVERK 1 1 (11) MILJÖPROVNING AV AMMUNITION. Provning med elektromagnetisk puls, EMP ORIENTERING

IEC Hona, IEC Hane, F Hane

University of Technology

Kompletterande interferensberäkningar - Digital Dividend

Copernicus. -och nya satelliter och sensorer i Sentinelprogrammet

MCP-16RC, Air Purification

Transkript:

Electromagnetics for Space Antennas Johan Wettergren Manager Antenna Electrical Design

RUAG Space at a Glance Leading European space product supplier to the industry Acquisition of Saab Space and Austrian Aerospace (2008), Oerlikon Space (2009), Patria Space (2015) Eight sites in four countries (Switzerland, Sweden, Finland and Austria) US office in Denver, Colorado 1160 employees Total revenues (2014): 265 M Headquarters: Zurich (CH) RUAG Space, Johan Wettergren 2

RUAG Space AB Sales: 2014: 785 MSEK, 86 MEuro, 115 MUSD No of employees: 374 RUAG Space, Johan Wettergren 3

Product Areas Computer Systems Frequency Converters & Receivers Adapters and separation systems Antennas Guidance Systems Satellite Structures RUAG Space AB 4

Antennas Wide Coverage Antennas Complete family of antennas for TT&C, data links, GPS receivers and beacons. More than 540 delivered for satellites and launchers. Array Antennas Feed arrays and direct radiating arrays for mobile communications and RF instruments. Reflector Antennas High-accuracy antennas for science and communication applications. RUAG Space AB 5

Johan Wettergren civilingenjör från Chalmers i teknisk fysik 30p filosofi, 40p musikvetenskap, 10p högskolepedagogik teknologie doktor i elektroteknik (vågledarslitsantenner) 3 år på antennavdelningen 1 år forskarassistent på Chalmers 8 år på mikrovågselektronik 2 år till på antennavdelningen 5 år som chef över elektrisk antenndesign vågledarslitsantenner, elektromagnetiska beräkningar, mikrovågsmätteknik, tekniska kundkontakter, offertarbete, verksamhetsuppföljning, ledning RUAG Space, Johan Wettergren 6

Antennkonstruktion är multifysik image from Joakim Johansson, RUAG Space RUAG Space, Johan Wettergren 7

Maxwells ekvationer E i H H i E J E / H 0 RUAG Space, Johan Wettergren 8

Vad man vill räkna ut för antenner hur de strålar deras förluster deras anpassning när frekvensen varierar när omgivningen stör RUAG Space, Johan Wettergren 9

James Webb Space Telescope image from NASA artists impression RUAG Space, Johan Wettergren 10

Hur räknar man? i huvudet papper & penna enkla MATLAB-hack större företagsegna beräkningsrutiner inköpta specialiserade program inköpta generella program RUAG Space, Johan Wettergren 11

METOP-satelliten image from ESA artists impression RUAG Space, Johan Wettergren 12

ASCAT scatterometerantenn radarmätning mot havsvågor ger vindinformation vågledare med slitsar mätsträcka med absorbenter RUAG Space, Johan Wettergren 13

Azimuthdiagram för nästa ASCAT % the MID antenna azimuth pattern for elements f=5.3e9; % frequency lambda=299792458/f; % wavelength, 57 mm Nslot=64; dlslot=43.1e-3; % slot spacing (m) SLL=20; % sidelobe level n=2; % Taylor parameter z=((1:nslot/2)-0.5)*dlslot/lambda; L=Nslot*dLslot/lambda; LL=L*lambda I=taylor(SLL,n,L,z); x=[-z(end:-1:1) z].'; a=[i(end:-1:1);i]; Theta=-180:0.1:180; theta=theta*pi/180; SF = array(x,zeros(size(x)),a,0,theta,0,0,0,0); EF=halfwave(theta+pi/2); e=sf.*ef; E=20*log10(abs(e)/max(abs(e))); Nth=0.5*(length(Theta)-1); BW=2*interp1(E(Nth+[1:10]),Theta(Nth+[1:10]),-3) figure(1) clf plot(theta,e) axis([-6 6-30 0]) title('sca MID azimuth pattern') xlabel('azimuth angle (degrees)') ylabel('relative directivity (db)') grid on hold on RUAG Space, Johan Wettergren 14

Elevationsdiagram för nästa ASCAT egenutvecklad genetisk optimering tusentals testfall kostnadsfunktion & mimimering RUAG Space, Johan Wettergren 15

METOP-satelliten image from ESA artists impression RUAG Space, Johan Wettergren 16

1.0 *M e tre s METOP och HRPT-antennen Z M e to P H R P T A n te n n a 2 1 Y X Z 0 TX -1 Y -2 X -3-4 = A n te n n a -1 1 2 3 4 1.0 *M e tre s RUAG Space, Johan Wettergren 17

ALDAS Diffraktionsteori (GTD och UTD) Geometrin byggs upp med plan, lådor och cylindrar Strukturen som modelleras har god ledningsförmåga Modellens dimensioner bör vara större än en våglängd All struktur antas vara i antennens fjärrfält Indata i form av mätta diagram eller fördefinerade antenntyper RUAG Space, Johan Wettergren 18

ALDAS Direktstrålning Första ordningens strålning med enkel påverkan Reflekterad strålning från plana och krökta ytor Krypande strålning runt krökta ytor Diffraktion runt raka kanter Blockering Andra ordningens strålning med dubbel påverkan Reflektion plan yta / Reflektion plan yta Kantdiffraktion / Reflektion plan yta Reflektion plan yta / Kantdiffraktion RUAG Space, Johan Wettergren 19

Strålningsdiagram i närvaro av satellitkroppen 7. 5 5 2. 5 0-2. 5-5 -7. 5-1 0-1 2. 5-1 5-1 7. 5-2 0-2 2. 5-2 5-2 7. 5-3 0 0 20 40 60 80 100 120 140 160 180 RUAG Space, Johan Wettergren 20

GRAS instrument GRAS instrument on the MetOp satellite Two antennas on the MetOp satellite rising GPS satellite occultations setting GPS satellite occultations Analysis of phase refractive index electron density Meteorological quantities Temperature Pressure Water vapour RUAG Space, Johan Wettergren 21

GRAS instrument Approximately 500 GPS occultations per day 90 o N 60 o N 30 o N 0 o 30 o S 60 o S 90 o S 180 o W 120 o W 60 o W 0 o 60 o E 120 o E 180 o W RUAG Space, Johan Wettergren 22

Antenna electrical design Array antenna Beam steered 27º toward earth Small element spacing of 135 mm 6 x 3 (elevation x azimuth) array Gain > 10 dbi within ± 50º azimuth RUAG Space, Johan Wettergren 23

GRAS antenna Dual concentric rings Rings mounted in cups Feeding from microstrip lines via slots Separate feed networks for the two bands RUAG Space, Johan Wettergren 24

Next generation GRAS antenna HFSS model note similarity to JWST antenna 6 element array very similar radiation pattern! RUAG Space, Johan Wettergren 25

HFSS-simuleringar Ansoft HFSS Full wave Finite Element (FEM) electromagnetic simulator Simulations are made in the frequency domain Adaptive meshing convergence Optimization using the field for gradient needed RUAG Space, Johan Wettergren 26

Multipaction elektron slås loss av joniserande strålning accelereras till motsatt sida, slår ut fler om fältet just bytt polarisation, fås resonans maximala fältet och minsta avståndet måste begränsas starka E-fält i förträngningen RUAG Space, Johan Wettergren 27

Electromagnetic Compatibility (EMC) små slitsar släpper in och ut fält EMC-konstruktion går ut på att skapa riktigt dålig antennfunktion vid alla frekvenser samtidigt tätning ofta nödvändig RUAG Space, Johan Wettergren 28

Tack! Johans råd: läs intressanta kurser satsa tid och engagemang RUAG Space, Johan Wettergren 29