AFDELING DER ELEKTROTECHNlEK TECHNISCHE HOGESCHOOL EINDHOVEN VAKGROEP TELECOMMUNICATlE EC
Een data-ontvangstation voor zakelijk verkeer (zoals DOCDATA) met behulp van geostationaire satellieten in de 12/14 GHz band.
door:
M.M.W.
Ballemans
Verslag van het afstudeerwerk uitgevoerd van 18 maart t/m 20 december 1985 bij de Voorontwikkeling Transmissie van AT&T en Philips Teleco~~unicatie
Bedrijven B.V.
Afstudeerhoogleraar:
Prof. dr.
Begeleiders APT:
J.
Ir. G.
Begeleiders THE:
Ir.
J.C.
Noordanus,
Meiling, J.
te Huizen
Dijk,
lng. Ing.
Arnbak Ir. P. H.
M.
Kunst
van Heijningen
A. C. A.
van der Vorst
De afdeling der elektrotechniek van de Technische Hogeschool Eindhoven aanvaardt geen verantwoordelijkheid voor de irihoud van stage- en afstudeerverslagen.
Samenvatting In
dit
met
-ii-
afstudeerverslag worden enkele
betrekking
ontvangstation
tot bij
de
bouw
APT te
aspecten
van
Huizen.
een Het
behandeld
experimenteel
grondstation
zal
gebruik gaan maken van de diensten voor zakelijk verkeer die organisaties Het
als Eutelsat en Intelsat op dit moment bieden.
station zal opereren in de 12/14 GHz band die
hiervoor
aangewezen is. Na
de
beschrijving
van
de
systeemeigenschappen
en
de
berekening van enkele linkbudgetten wordt overgegaan naar de twee hoofdonderwerpen van de afstudeeropdracht. Allereerst
wordt
het
ontwerp
en de
realisatie
van
conventioneel Cassegrain-antennesysteem behandeld.
een
Voor de
ombouw van een bestaande 4/6 GHz antenne naar 12/14 GHz zijn een nieuwe belichter en een nieuwe subreflector ontworpen en gerealiseerd. dB.
De verwachte antennewinst op 12,5 GHz is 52,2
Vervolgens
wordt het ontwerp en de bouw van een
ruis-versterker beschreven.
(LNA)
Om
dimensioneren
zo'n
versterker
correct
is het kunnen verrichten van
parameter-metingen besteed
op 12 GHz in microstrip
aan
een eerste vereiste.
technologie te
kunnen
nauwkeurige
S-
Er wordt
aandacht
het corrigeren van netwerkanalysator
metingen
met behulp van een 12 termen foutenmodel. ruiseigenschappen resultaten
lage-
van
van
een
LNA
Verder worden
behandeld
rUismetingen aan verschillende
alsmede typen
de de GaAs
transistoren. Tot
slot
wordt
de
signaal beschreven,
downconversie en
decodering
van
het
waarbij enkele specifieke eisen voor de
locale oscillator gegeven worden. In een LNA. een
de aanbevelingen staan opmerkingen over het ontwerp Cassegrain-antenne-systeem Bij
een
dit laatste hoort in een geavanceerd laboratorium
geautomatiseerde
opstelling.
en het ontwikkelen van
van
Een
wordt gegeven.
gecombineerde
voorbeeld
van een
S-parameter/Ruis-meetdergelijke
opstelling
-iii-
Vocrwoord
In
de periode van 18 maart tot 21 december 1985 is door mij
bij
de
Voorontwikkeling Transmissie van
Telecommunicatie Bedrijven B.V.
(APT) de
uitgevoerd,
de
technisch Mijn
als afsluiting
van
AT&T
en
Philips
afstudeeropdracht
opleiding
tot
elektro-
ingenieur aan de Technische Hogeschool Eindhoven.
hartelijke
dank
begeleiders bij APT, van Heijningen en Dijk en ing.
uit
naar
J.
te weten ir.
G.
A.C.A.
gaat
Meiling.
mijn
dagelijkse
Noordanus,
ing.
Ook bedank ik hierbij
P.H.
ir.
J.
van der Vorst voor de begeleiding vanuit
de THE. Tenslotte gaat een woord van dank uit naar: <APT)
van
diverse
betrekking ing.
van
metingen,
transistoren
voor
en
hulp
adviezen
het
de
met
antenne,
verrichten
vail
het
ter
beschikking
gegevens over het corrigeren
van
S-parameter
M.H.M.
van de belichter, Herben
en
Budding
Bockweg <APT) voor het
de praktische realisering van GaAs
ing.
M.H.A.
K.
constructietekeningen en
Kwaspen
aan
stellen
dr.ir.
tot
J.J.M.
metingen
meten
M.
voor het geven van vele praktische adviezen
bij het verrichten van metingen, maken
E.
Knoben (THE-ET) voor de hulp bij het dr. ir.
S.C.J.
Worm
en
(THE-EC) voor het geven van adviezen
omtrent het ontwerp van de belichter. Rijen,
mei 1986
-iv-
Inhoudsopgave Deel I
Verslag
Titelblad
i ii
Samenvatting Voor·...oord
iii iv
Inhoudsopgave
vii
Lijst van symbolen en afkortingen 1.
Inleiding
1
2.
Apollo en Docdata:
voarbeelden van document-
6
leverantie per telecommunicatie-satelliet 2.1.
Apollo
6
2.2.
Docdata
14
3.
Het linkbudget van de satelliet-verbinding
20
4.
De antenne
31
4. 1.
I nle id.i ng
31
4.2.
Ontwerp van een Cassegrain antennesysteem voor 12/14 GHz
4.3.
33
4.2.1.
Inleiding
33
4.2.2.
Geometrische en optische relaties
36
4.2.3.
Apertuurblokkering
38
4.2.4.
Diffractie
38
De belichter
40
4.3.1.
Ontwerpoverwegingen
40
4.3.2.
Het rotatie-symmetrische stralingsdiagram
41
4.3.3.
Diameter van de toevoerende
(voedende
of ontvangende) golfpijp
42
4.3.4.
De afmetingen van de groeven
43
4.3.5.
Het aantal groeven per golflengte
44
4.3.6.
De impedantie-aanpassing
45
4.3.7.
De afmetingen van de hoorn
45
4.3.8.
Smalbandige hoorns:
46
4.3.9.
Breedbandige hoorns:
4.3.10.
Vergelijking van breedbandige en
ontwerpprocedure ontwerpprocedure
47
smalbandige hoorns
47
4.3.11.
Ret definitieve antwerp
48
4.3.12.
Het reilectieverlies
51
Inhoudsopgave
-v-
4.3.13.
5.
De stralingsdiagrammen
4.4.
De subreflector
61
4.5.
De praktische opstelling
62
4.6.
Het antennerendement
65
De lage-ruis transistor-voorversterker
67
5.1.
Inleiding
67
5.2.
Theoretische beschouwing
69
5.2.1.
Gelijkstroomeigenschappen
70
5.2.3. Stabiliteit
72
5.2.4.
Versterkingcirkels
77
5.2.5.
RUiseigenschappen
79
5.2.6. Ruiscirkels
79
5.2.7.
80
5.2.9.
De ruismaat
82
De karakteristieke impedantie van microstriplijnen
84
5.3.
Meetmethoden
86
5.4.
Meetresultaten
86
5.4.1.
7.
69
5.2.2. S-parameters
5.2.8. Gedrag van microstrip
6.
54
Calibraties
86
5.4.2. S-parameter-metingen
91
5.4.3.
Versterking- en stabiliteitcirkels
94
5.4.4.
Ruismetingen
97
De downconversie en de decodeerapparatuur
102
6.1.
De downconversie
102
6.2.
Enkelvoudige of tweevoudige conversie
103
6.3.
De lokale oscillator
104
6.4.
De decodeerapparatuur
105
Conclusies en aanbevelingen
109
7.1.
Conclusies
109
7.2.
Aanbevelingen
113
Literatuurlijst
115
-vi-
Inhoudsopgave Deel I I
Bijlagen
1.
Omschrijving van de afstudeeropdracht
128
2.
Beschrijving van Eutelsat's SMS systeem
131
3.
Beschrijving van Intelsat's IBS systeem
140
4.
De positie van een geostationaire satelliet
153
5.
Documentatie van de Andrew 4,5 m paraboolantenne
157
6.
Coordinatenlijst van het subreflector-oppervlak
163
7.
Diverse constructietekeningen
166
8.
Datasheets betreffende GaAs MesFet's
179
9.
Resultaten van S-parameter-metingen aan GaAs MesFet's
192
10.
Versterking-,
197
11.
Resultaten van gecorrigeerde reflectiemetingen
216
12.
Ruis in microgolf-systemen (Deguelle,
228
13.
Beschrijvingen van gebruikte HP-85 programmatuur
14.
Het berekende nabije stralingsdiagram
ruis- en stabiliteitcirkels
van de belichter 15.
W.H.G.)
238 252
Meetmethoden voor het meten van S-parameters en rUisgetal
257
Afkortingen
-vii-
AFC
Automatic Frequency Control
AGC
Automatic Gain Control
AM
Amplitude Modulation
APOLLO
Article Procurement with On Line Local Ordening
APT
AT&T en Philips Telecommunicatie Bedrijven B.V.
ATS
Applications Technology Satellite
AT&T
American Telephone and Telegraph Company
BBC
British Broadcasting Corporation
BCRS
Begeleidings Commissie Remote Sensing
BER
Bit Error Rate
BFL
Buffered Fet Logic
BNC
Baby "N" Connector
BPE
Beam Pointing Error
BPF
Band Pass Filter
BPSK
Binary Phase Shift Keying
BSS
Broadcasting Satellite Service
BWO
Backward Wave Oscillator
CAD
Computer Aided Design
CADDOC
Compression and Decompression of Documents
CAM
Computer Aided Manufacturing
CATR
Compact Antenna Test Range
CCIR
International Radio Consultative Committee
CCITT
International Consultative Committee for Telephone and Telegraph
CEC
Commission of the European Communities
CEPT
Conference Europeenne des Administrations des Postes et Telecommunications
CHU
Channel Unit
DCE
Data Circuit Termminating Equipment
DCFL
Direct Coupled Fet Logic
DDL
Directe Document Leverantie
DGIMI
Direktoraat Generaal Informatie Markt en Innovatie
DOCDATA
Document Data
DOR
Digital Optical Recorder
DSB
Double Side Band
DSB-SC
Double Side Band Suppressed Carrier
DSC
Data Station Controller
Afkortingen
-viii-
DTE
Data Terminal Equipment
DUT
Device Under Test
EBU
European Broadcasting Union
EC
Vakgroep Telecommunicatie (THE)
ECS
European Communications Satellite
EHF
Extremely High Frequency
EIRP
Effective Isotropically Radiated Power
ENR
Excess Noise Ratio
EOC
Edge of Coverage
ESA
European Space Agency
ESOC
European Space Operations Centre
Eutelsat
European Telecommunications Satellite Organization
EVE
European Video Experiment
ET
Vakgroep Theoretische Elektrotechniek (THE)
ESTEC
European Space Technology Center
FCC
Federal Communication Commission
FDM
Frequency Division Multiplex
FDMA
Frequency Division Multiple Access
FM
Frequency Modulation
FSS
Fixed Satellite Service
GaAs
Gallium Arsenide
GNP
Gross National Product
GO
Geometrisch Optisch
GP
Geometric Physical
GTD
Geometric Theory of Diffraction
HF
High Frequency
HPA
High Power Amplifier
IBO
Input Back Off
IBS
Intelsat Business Services
ICSC
Interim Communications Satellite Committee
IEC
International Electrotechnical Commission
IEEE
Institute of Electrical and Electronics Engineers
IF
Intermediate Frequency
IGO
Impulse Governed Oscillator
1M
Intermodulation
Inmarsat
International Maritime Satellite Organization
Intelsat
International Telecommunication Satellite Consortium
Afkortingen
-ix-
IPFD
Input Power Flux Density
IRE
Institute of Radio Engineers
ISDN
Integrated Services Digital Network
ITU
International Telecommunication Union
KNMI
Koninklijk Nederlands Meteorologisch Instituut
LE
Leadscrew East
LF
Low Frequency
LHCP
Left Hand Circular Polarization
LNA
Low Noise Amplifier
LO
Local Oscillator
LSAT
Large Telecommunications Satellite
MAG
Maximum Available Gain
MESFET
Metal Semiconductor Field Effect Transistor
MF
Medium Frequency
MMIC
Monolythic Microwave Integrated Circuit
MSS
Mobile Satellite Service
NASA
National Aeronautics and Space Administration
NERG
Nederlands Electronica- en Radiogenootschap
NIVR
Nederlands Instituut voor Vliegtuigontwikkeling en Ruimtevaart
NLR
Nationaal Lucht- en Ruimtevaart Laboratorium
NRZ
Non Return to Zero
NVR
Nederlandse Vereniging voor Ruimtevaart
OBO
Output Back Off
OMT
Ortho Mode Tranducer
OSCAR
Orbiting Satellite Carrying Amateur Radio
OTP
Orbital Test Program
OTS
Orbital Test Satellite
PCM
Pulse Code Modulation
PIN
Positive Intrinsic Negative
PLL
Phase Locked Loop
PTI
Philips Telecommunicatie Industrie
PTT
Post Telefoon Telegraaf
PWZ
Plane Wave Zone
QPSK
Quadrature Phase Shift Keying
RAC
Receive Access Controller
RCP
Radio Carrier Power
.Afkortingen
-:~-
RCS
Radar Cross Section
RESEDA
Remote Sensing Data Processing System
RHCP
Right Hand Circular Polarization
RF
Radio Frequency
RL
Return Loss
RLD
Rijksluchtvaart Dienst
RMS
Root Mean Square
RX
Receiver
SAC
Satellite Access Controller
SBS
Satellite Business System
SCPC
Single Channel Per Carrier
SDFL
Schottky Diode Fet Logic
SHF
Super High Frequency
SIBAS
Samenwerkende Instelling t.b.v.
Beleidsanalytische
Studies SIRIO
Satellite Italiano di Ricerca Industriale Orientata
SITE
Satellite Instructional Television Experiment
SMA
Sub Miniature Adapter
SMS
Satellite Multiservice System
SPADE
SCPC PCM Multiple Access Demand Assigned Equipment
SSB
Single Side Band
SSH
Short Slot Hybrid
SS-TDMA
Satellite-Switched TDMA
SSTV
Slow Scan Television
TCP
Television Carrier Power
TDM
Time Division Multiplex
TDMA
Time Division Multiple Access
TDRS
Tracking and Data Relay Satellite
TE
Transversaal Elektrisch
THE
Technische Hogeschool Eindhoven
TM
Transversaal Magnetisch
TRU
Transmission and Reflection Unit
TTL
Transistor Transistor Logic
TVlT
Travelling Vlave Tube
TX
Transmitter
UHF
Ultra High Frequency
Afkortingen UNCOPUOS
-xi-
United Nations Committee
~n
the Peaceful Uses of Outer
Space VCO
Voltage Controlled Oscillator
VCU
Voice Channel Unit
VHF
Very High Frequency
VOX
Voice Operated Switch
VSWR
Voltage Standing Wave Ratio
WARC
World Administrative Radio Conference
YIG
yttrium Iron Garnet
XPI
Cross Polar Isolation
Symbolenlijst
-xii-
Betreffende Hoofdstuk 4: a:
straal ter plaatse van een dam in de hoorn apertuurstraal (=Df/2) van de hoorn straal ter plaatse van een groef in de hoornwand
b:
b1 , b2:" " " "" "" " " b : afmeting in Cassegrain antennesysteem met betrekking s tot de positie van de subreflector c : diepte van de subreflector s d: diepte van een groef in de hoornwand d1,d2:" " " " 11" " e: eccentriciteit van de hyperbolische subreflector f: frequentie =F in de formules op bladzijde 37 c h: diepte van de parabolische hoofdreflector k: golfgetal (=2Tr/;\.) n: geheel getal (0,1,2,3 etc.) n a : afstand van de apex van de hoorn tot de parabool minus de lengte h p: pitch; periode-afstand van groeven in de hoornwand r: grootheid in de doorsnede van een Cassegrain antennesystieem r
s
t :
w: x:
:
"
" "
"
"
"
"
thickness; dambreedte width; breedte van een groef in de hoornwand hulpgrootheid ter bepaling van de n e groefdiepte
"
Symbolenlijst
-xiii-
Betreffende Hoofdstuk 4:
Df
apertuurdiameter van de conische gegroefde hoorn
D
diameter van de subreflector
s
D
diameter van de hoofdreflector
D
diameter van de ronde golfpijp
E¢
elektrische veldsterkte in de ¢-richting
F
brandpuntsafstand van de parabolische hoofdreflector
F
grootheid in de doorsnede van een Cassegrain antennesysteem
FG
effectieve brandpuntsafstand
r
antennewinst
G ,G : 1 2 H¢
magnetische veldsterkte in de ¢-richting
L
afstand van het brandpunt van de parabool tot
v
belichting c.q. winstfuncties
de voorkant van de subreflector M
constante in het hoornontwerp
R
straal van een bol met als middelpunt de apex van de hoorn
R
a
afstand van de apex van de hoorn tot de voorkant van de subreflector
X,y
coordinaten bij de beschrijving van de subreflector contour
zo
golfimpedantie in de vrije ruimte
SYl!lbolenlijst
-xiv-
Betreffende Hoofdstuk 4:
a,S
grootheden in de beschrijving van de subreflector contour antennerendement antennerendement zonder blokkering, diffractie en oppervlaktefouten van de hoofdreflector golflengte in de vrije ruimte
TT
constante; 3,14159265 .....
p
relectiecoefficient
P1 ,2:
p;
afstanden in de doorsnede van een Cassegrain antennesysteem afstand 11 II II II 11 11 n
¢
bolcoordinaat
iJ
1,
~:
,!..
hoeken in de doorsnede van een Cassegrain antennesysteem dimensieloze parameter in ontwerp van de hoorn
6,
G
halve tophoek van de conische gegroefde hoorn
1f1
1
randhoek
1f1
2
o
IfI
B
halve openingshoek van de hoofdreflector (parabool) blokkeringshoek
Symbolenli.i s t
-xv-
Betreffende Hoofdstuk 5:
a 1 ,2:
ingaande golf aan poort 1,2
b 1 ,2: d
uitgaande golf van poort 1,2 diameter van een draadgeleider
f
frequentie
f
o
centrale frequentie van een bandfilter
gm
transconductantie van een FET
h
hoogte van een draadgeleider boven een aardvlak
r1
reflectie-coefficient aan de ingang
r2
reflectie-coefficient aan de uitgang
rmin:
reflectie-coefficient aan de ingang corresponderend met Fmin
S11
S-parameteri reflectie-coefficient van poort 1
S12
S-parameteri transmissie-coefficient in terugwaartse richting
S21
S-parameteri transmissie-coefficient in voorwaartse richting
S22
S-parameteri reflectie-coefficient van poort 2
E
relatieve dielektrische constante
6
r
determinant van de S-matrix
Symbolenlijst
-xvi-
Betreffende Hoofdstuk 5:
A.l
grootheid in definitie van gegeneraliseerde S-parameters
B1 ,2:
grootheden bij de berekening van de maximale versterking
C1 ,2:
grootheden bij de berekening van stabiliteit- en versterkingcirkels
B
Bandbreedte
E : ds
spanningsbron voor het opwekken van Vds
E
spanningsbron voor het opwekken van V gs ruisgetal
gs
F
Fmln .
minimale waarde van F
G
beschikbare vermogenswinst
G .
conductantie die correspondeert met rmin
H
hoogte van een striplijn boven een aardvlak
mln
I
d
:
stroommeter voor het meten van Ids
Ids: I.
drain-source stroom
K
stabiliteit-factor
M
Ruismaat
M.l
grootheid bij de berekening van versterking-cirkels
l
stroom aan poort i
minimale waarde van M mln Ma, b ,c :constanten in de berekening van Mmln . N constante in de uitdrukking voor het ruisgetal
M .
N. l
constante in de berekening van ruis-cirkels
P'P 1 ,2:middelpunt van een cirkel in het complexe vlak Pm constante in de berekening van M . mln Q m
'1
IT
IT
IT
IT
IT
R,R 1 ,2:straal van een cirkel Rn equivalente ruisweerstand V g Vd
spanningsmeter voor het meten van V gs "IT IT " I' Vd s
V
gate-source spanning
gs Vds: IV W
m
V
p
drain-source spanning breedte van een striplijn constante in de berekening van M min afknijpspanning
V.l Z.l
aangesloten impedantie aan poort i
Zo
reele karakteristieke impedantie
spanning op poort i
-1-
Hocfdstuk 1 1.
Inleiding [1,2,3)
De
bestaande
Nederland
voor digitale
communicatie
zijn voornamelijk aardgebonden.
telefoonnet, netten
faciliteiten
en
het telexnet en Datanet I. daardoor zeer flexibel,
Bekend zijn
afstand
want ze kunnen
op
kunnen
want men betaalt aIleen voor de tijd en
kan
men huurlijnen toepassen.
(zeker
deel
van
elk
Ze zijn
die men voor de informatie-overdracht nodig
Daarnaast
het
Dit zijn geschakelde
moment voor elke willekeurige route worden ingezet. oak economisch,
in
Al deze
voor het nationale verkeer) een
de
vraag
naar
transmissie-capaciteiten
datatransport
lopen
de
heeft. middelen
heel
groat
opvangen.
van ongeveer 300
De
bits
per
seconde tot 64 kbit/s. Als
men
nag
grotere capaciteiten nodig
afstanden moet overbruggen,
heeft,
of
grate
zijn aardgebonden systemen niet
altijd toereikend en gaan de satellieten een rol spelen. openbare
dienstverleners (PTT's e.d.) gebruiken
verbindingen
nu
al
intercontinentale telex-,
en
Nederland van
de
data-'gesprekken'.
via
zakenverkeer
behoefte
voor
PTT in
bundels
Die
deze
altijd bij
een
ons
Burum grote
oplossing.
infrastructuur systeem 'SMB' In
de
typen
Voor
Men
heeft
in
steeds
de
Nederlandse
de meer
maar dan weI
die even economisch en flexibel kunnen
dat
het
hoofdverbindingen
op
worden
Voor deze vorm
massatransport zijn 'kleine schotel systemen' systeem
voor
grondstation
en ook in andere landen
ingezet als een geschakelde verbinding. Een
lopen
(Friesland). vaste
en
telefoon-,
stromen
aan grote transportcapaciteiten,
verbindingen
satelliet-
internationale
de grote 30-m schotels van het bieden
niet
zakenwereld
jaren
overdracht van grote
Nederlandse
echter
vele
De
PTT
van
ontwikkeld.
in
heeft betrokken is het nieuwe
de
nieuwe
intereuropese
(Satellite Multiservices System).
eerste fase van dit systeem wordt gewerkt satellieten:
de
ECS-F2
van de
Europese
organisatie Eutelsat en de Franse Telecom 1.
met
twee
satelliet
Hoofdstuk 1
Op
-2-
mondiaal
eveneens
niveau
actief
wordt
gewerkt
door aan
satellietcommunicatie-systeem zakelijke toepassingen, Services).
De
de
organisatie
het met
ontwikkelen kleine
een voor
onder de naam IBS (Intelsat Business
bestaande
Intelsat-V
satellieten
van 1986 zullen hiervoor speciale mogelijkheden Om
van
schotels
hiervoor reeds in beperkte mate worden gebruikt. komen
Intelsat
kunnen
In de loop beschikbaar
in de Intelsat-VB satellieten.
een
indruk
behoeften
te
geven
van
de
speciale
communicatie-
van ondernemingen en instellingen zullen
hiervan
enige voorbeelden gegeven worden: - Communicatie tussen 80mputers
* Overbrengen van bestanden * Computer 'standby' en 'backup' * Computer 'loadsharing' etc. -
Documentoverdracht
* Facsimile * Het drukken
van kranten etc.
op afstand
- Teleconferencing
* Audioconferencing * Videoconferencing -
(64 kbit/s -
128 kbit/s)
(2 Mbit/s)
Beeldtelefonie Teletex Slow Scan TV (SSTV)
Waarom kiezen
voor satellietsystemen ten opzichte van
de
huidige aardse middelen? De meeste karakteristieke voordelen zijn: Multibestemmingsverkeer Dynamische toewijzing van transmissiecapaciteit Verbindingen met hoge bitsnelheid mogelijk - Snelheid en flexibiliteit van de netwerkconfiguratie Kosten nagenoeg onafhankelijk van de afstand Hiertegenover staan ook enkele nadelen: -
Lange looptijd, (dit
vereist
van circa 250 ms per satelliethop speciale
protocollen
en
apparatuur
voor
Hoofdstuk 1
-3-
interactieve systemen) Signaaloverdracht Cencryptie
minder
goed beschermd
tegen
misbruik
nodig)
Satelliet-ontvangers zijn kwetsbaar voor stoorsignalen
en
duur Kleine grondstations: Omdat
de
bestaande
doorgaans
in
grondstations
frequentiebanden
voor
satellietverkeer
werken
die
telecommunicatiediensten gedeeld moeten worden, deze
grondstations
interferentie minimum aardse
blijft.
Al het verkeer van en
aardse
is het zaak risico
veroorzaakt door ander radioverkeer
beperkt
grondstations
daar te plaatsen waar het
met
voor
tot naar
een deze
moet nu via bestaande of nieuw te installeren
verbindingen gerouteerd worden.
De
huidige
aardse
netten zijn over het algemeen bestemd voor de overdracht van analoge
signalen
en
maar
zeer
bruikbaar
~eperkt
voor
digitale signaaloverdracht. Door is
nu de grondstations dicht bij de gebruiker te plaatsen het probleem van deze lange
opgelost.
aardse
toevoerverbindingen
Dit betekent wel dat er van kleinere grondstations
gebruik gemaakt moet worden,
enerzijds om de kosten zo laag
mogelijk te houden en anderzijds om wat betreft de plaatsing zo flexibel mogelijk te zijn. te
worden
gewerkt
ontvangzijde.
Voor dit laatste dient tevens
in exclusieve frequentiebanden
CDat
satellietcommunicatie
wil
zeggen
frequentiebanden
die niet met andere
aan
de voor
telecommunicatie
diensten gedeeld worden). Enkele voordelen van kleine grondstations zijn: Aanzienlijk goedkoper Gemakkelijker en sneller te plaatsen Eventueel transportabel uit te voeren Enkele nadelen van kleine grondstations zijn:
-4-
Vereisen
per
inforrnatie-capaciteit
relatief
veel
satellietvermogen -
Vanwege
de grotere openingshoek van de antenne meer
last
van interferenties Meer hinder van zonneruis in het VOGr- en najaar Netwerkstructuur
"Specialized Services" voor een Nederlands
scenario.
Om
economische en frequentie-organisatorische redenen dient
er
te worden gestreefd naar een
van
de
gemeenschappelijk
grondstations ten behoeve van meer
gebruik
gebruikers.
De
stations zullen daar worden geplaatst,waar de concentratie van
gebruikers
het
hoogst
is,
teneinde
de
aansluit-
verbindingen zo kort mogelijk te houden. Het
aantal
nauw
grondstations per satellietsysteem
samen
met
gebruikers
de verkeersomvang en de spreiding
over het land.
grondstation
hangt
weer
van
I n de beginfase zal slechts
per satelliet gerechtvaardigd
zijn.
grondstation
in
De verbinding tussen
en de gebruiker zal deels worden
met bestaande transmissievoorzieningen,
een
Naarmate
het verkeer groeit zal Nederland kunnen worden opgedeeld regio's met elk een eigen grondstation.
de
gerealiseerd
eventueel aangevuld
met een straalverbinding over korte afstand. Een
2 Mbit/s videoconferencing-verbinding kan
naar
bijvoorbeeld
het grondstation worden gerouteerd over het
bestaande
analoge straalverbindingsnet door gebruik te maken van een 2 Mbit/s van
invoegmodem
QPSK
op een hulpdraaggolf boven
moduleert.
De
catietoren
van
op
afstand
het
de
PTT kan
gerealiseerd
middel
basisbandsignaal
verbinding tussen klant en een
straalverbinding. en
die de digitale informatie door
telecommuni-
worden
met
een
AIle grondstations dienen onbemand te zijn te worden bewaakt
normale telefooncentrale.
en
bediend,
zoals
een
Dit zal geschieden vanuit het NCC
(Nationale Controle Centrum).
-5-
Hoofdstuk 1 Toekomstvisie De
technologische ontwikkelingen op ruimtevaartgebied staan
toe
dat
de volgende generatie satellieten wordt
met
"spot-beams" met nog nauwere bundelbreedten en
zendvermogens. over
Dit
betekent
uitgerust grotere
voor de grondstations dat
minder vermogen hoeven te beschikken en
ontvangzijdig
kunnen volstaan met een kleinere antenne-diameter.
Een ander
voordeel
is dat de capaciteit dan kan worden vergroot
dezelfde
frequenties
kunnen naar
in
worden gebruikt. TDMA.
Om
verschillende
die
zich
bevinden,
zal
in
in
Verder zal men overgaan verschillende
de satelliet moeten
daar
bedekkingsgebieden
dan communicatie mogelijk te
stations
ze
,
van
maken
FDMA tussen
,
spot-beam-gebieden worden
geschakeld,
zodat de TDMA-bursts door de satelliet over de verschillende bundels
verdeeld kunnen worden.
Dit principe heet
SS-TDMA
(Satellite-Switched Time Division Multiple Access). Op
de lange duur zal een deel van het
kunnen
huidige
SMS-verkeer
worden afgewikkeld over het aardse ISDN
(Integrated
Services Digital Network). satellieten
voor
zijn.
blijven
Zij
Dit zal echter niet betekenen dat
zakelijk immers
verkeer ten bepaalde
dode
opgeschreven
typerende
voordelen
bezitten ten opzichte van een aardse verbinding (zie
pagina
3) .
Het
ziet
zakelijk
er dan ook naar uit dat verkeer
ge'integreerd netwerk.
satelliet-systemen
voor
en aardse digitale netten te zijner
tijd
zullen worden tot een
"Specialized
Services"
Hc~c)fd.:3t.t11~
2.
-(5-
2
Apollo en Docdata:
Voorbeelden van documentleverantie per
telecommunicatie-satelliet (12, 13,14,15J
Het Apollo project is een samenwerkingsverband tussen 1) de Europese Commissie
(EC)
2) het Europees Ruimtevaart Agentschap (ESA) 3) de Europese organisatie voor
teleco~~unicatie
satellieten (Eutelsat) 4) het orgaan van de Europese PTT's
(CEPT)
5) gelnteresseerde PTT's van verschillende Europese landen Het
Apollo
project is gericht op electronische
van
documenten,
grafische
gedigitaliseerde . vorm Europa
naar
een
afbeeldingen
en
leverantie foto's,
via de satelliet van een
andere.
Het gaat
hierbij
in
plaats
in
name
om
met
openbare documenten van enige omvang. Voor
opslag
en/of
transport
kunnen
documenten
op
twee
verschillende manieren worden gedigitaliseerd: -
Bij
'coded
grafieken
characters'
of
(30
a 35
Bij
'image'
worden
tekens
van
teksten,
tekeningen met lay-out weergegeven in
code
kbits per A4-pagina) worden afbeeldingen als een raster van
weergegeven in zwart/wit-,
grijs- of
punt en
kleurcodes,
veelal
gecomprimeerd (1-10 Mbits per A4-pagina) Ook
combinaties
moment hun voor
van beide technieken komen
Op
zijn de bestaande aardse netwerken in feite
capaciteit, een
snelheid en tariefstructuur niet
doelmatig transport van min of
tekstuele en/of picturele documenten. van
voor.
het
meer
dit
vanwege geschikt
uitgebreide
Door gebruik te maken
Satellite Multiservice System (SM3) van
de
reeds
gelanceerde ECS-2 satelliet zal Apollo hiervoor faciliteiten kunnen bieden.
Hoofdstuk 2
-7-
Als voorbeeld kan aan de volgende toepassing gedacht worden: Via
de
gekoppelde
nationale
aardse
netwerken
worden
bibliografische gegevens-verzamelingen bij een Euronet-Diane 'host'
geraadpleegd.
kanaal
Op basis daarvan worden via
hetzelfde
enkele documenten besteld bij een 'archive-host'
daarvoor
is ingericht.
Deze zorgt ervoor dat
de
die
gewenste
documenten worden verzonden naar het satelliet-grondstation, vanwaar
deze
verzameling
op een bepaald tijdstip
satelliet naar een ontvangend grondstation wordt
via
verstuurd.
De
aanvrager ontvangt het vandaar via elektronische weg
in
'hardcopy'.
natuurlijk
De
aanvragen
kunnen
de
ook via andere wegen (telex,
bereiken.
Het
de
of
'archive
host'
telefoon of
post)
satelliet-verkeer is slechts in de
richting
van archief- naar ontvangstation noodzakelijk. Naast
de technische voordelen zoals grote
doorvoersnelheid
biedt
Apollo ook mogelijkheden voor leverantie aan meerdere
bestemmingen. Samenwerking tussen NLR,
Hollandse Signaal Apparaten en THE
heeft geresulteerd in een projectvoorstel, het
voorgestelde
opslag,
verwerking
informatie, Hiervoor evenals
experiment moeten en
de
transmissie
DOCDATA [15]. mogelijkheden
van
In van
gedigitaliseerde
bijvoorbeeld satellietfoto's worden onderzocht. dienen
de
noodzakelijke
compressietechnieken
de vereiste randapparatuur te worden ontwikkeld
en
uitgetest.
Van
de
zijde
van
de
grote
uitgeversconcerns
bestaat
belangstelling voor het Apollo-project. Maatgevende factoren:
Directe
Document-Leverantie
kanalen
zoals per satelliet,
(DDL)
via
telecommunicatie-
moet kunnen concurreren tegen
de reeds gebruikelijke vormen van document-leverantie die
van bibliotheken via de post.
zoals
Ten aanzien van DDL zijn
hierbij de volgende factoren van belang:
-8-
Hoofdstuk 2 Kosten: De
verwachting is dat DDL aanvankelijk aanzienlijk
duurder
zal zijn dan de gangbare vormen van documentleverantie. gebruik
zal
sterk
afhangen
van
de
Het
uiteindelijke
prijsstelling in vergelijking met die van andere beschikbare mogelijkheden.
Daarom
is het zeer belangrijk te komen
een intensief gebruik, dalen.
Dit
gebruik
tot
waardoor de prijs zoveel mogelijk kan zal echter in belangrijke mate
worden
bepaald door het beschikbare aanbod van al dan niet openbare informatie,
alsmede door de hierna te noemen factoren.
Snelheid: De
normale,
dagen
thans aanvaardbare wachttijd bedraagt circa
Ceen werkweek).
beschikbaar
moet
Als informatie
zijn
ontstaan
aan
gebieden
in Europa
aanzienlijk
(1 dag of korter) kan
snellere
faciliteiten.
5
sneller
de
behoefte
Daarnaast
zijn
Cperifere landen) waar bepaalde
er
groepen
van informatiegebruikers een snellere service nodig
hebben,
namelijk daar waar de bestaande kanalen (post b.v.)
te traag
werken of waar de afstanden te groot zijn. Infrastructuur: De
organisatorische infrastructuur aan zend- en ontvangkant
belnvloed in sterke mate de levertijd. informatie
wordt
Bij het opvragen van
deze bepaald door alle gebeurtenissen
handelingen vanaf het moment dat de aanvrager zijn
opdracht
geeft,
tot het moment dat hij het gevraagde op zijn
heeft.
Het
over
grote
uur,
als
en/of
er
heeft weinig zin de tijd gemoeid met
en
bureau
transport
afstand te reduceren van bijvoorbeeld 48 tot
2
de voorbereidende werkzaamheden twee weken vergen geen
goede
'karrespoor
probleem'
transmissie
op
zijn
oplossing hoe
is
voor
krijgt men
eindbestemmming?
de De
het
zogenaamde
informatie
na
ontvangstations
zullen
daarom zo veel mogelijk gebruikers-gericht dienen te
worden
geplaatst,
bestuurlijke informatie.
bijvoorbeeld
infor~3tie
bij
regeringscentra
en bij zakencentra
voor
voor
zakelijke
-9-
Hoofdstuk 2 Volume:
De opgevraagde informatie-bestanden moeten van enige zijn,
anders
goedkoper.
De
verbinding honderden
zijn
de normale aardse netwerken sneller
hoge transmissiesnelheid van
is
slechts
lonend
pagina's' image'
characters' bundeling
in van
omvang
bulk
indien
de
satelliet-
minstens
of zo'n 100.000 pagina's
worden
overgeseind.
over te zenden documenten
Dit
in
en
enkele 'coded vereist
geadresseerde
verzamelingen bij het zend- en het ontvangstation. Beeldkwaliteit: Deze is vooral van belang voor foto's, remote sensing' etcetera.
Dit materiaal vereist een zeer hoge
resolutie
om
voorlopig
geen andere infrastructuur van
verbindingen
geen
medische documenten,
met
kwaliteitsverlies
te
hebben.
Er
is
telecommunicatie-
voldoende hoge Baudrate voor
transmissie
van dit materiaal. Afstand: Bij satellietverbindingen speelt de afstand in tegenstelling tot
bij
aardse
communicatie) tijdverlies
verbindingen
geen rol. en
hogere
(zowel
post
als
Bij post betekent grotere kosten,
bij
teleafstand
telecommunicatie
aardse verbindingen hogere kosten en vooralsnog
via
beperkingen
in volume. Verspreidingsgebied: Is
de gevraagde informatie van lokaal,
nationaal belang? behalve klein
voor zijn
In de eerste twee gevallen zal de
grote landen als de om
nationaal of inter-
USA,
markt,
waarschijnlijk
een rendabele bedrijfsvoering
mogelijk
te te
maken. Storingsgevoeligheid: Satellietverbindingen vooropgesteld
dat
zullen weinig storingsgevoelig
zend- en
ontvangstations op
de
wijze kunnen worden geplaatst en goed ontworpen zijn.
zijn, juiste
-10-
Hoofdstuk 2 Toekomst: Satellieten
zullen voor dit soort
voor kortere afstanden,
bulk-transport,
een tijdelijk verschijnsel zijn.
langere termijn zal de glasvezeltechniek ook de wat
capaciteit
overtreffen. verbinding,
althans
betreft
kunnen
Op
satellieten
benaderen
en
zelfs
Een andere concurrerende techniek is de straalwaarbij een trend tot bandverbreding optreedt.
Dit alles is overigens geen argument om niet met satellieten te beginnen. systemen
De infrastructuur van de afnemers en de opslag-
zij n
immers hetzelfde.
Naar
verwachting
zullen
naast elkaar een aantal transporttechnieken tot ontwikkeling komen
en worden gebruikt.
Wel is dit een reden te meer
opslag- en transport-systemen zoveel mogelijk van
elkaar te maken.
om
onafhankelijk
Dan kan later gemakkelijk overgestapt
worden naar het met glasvezel gerealiseerde ISDN. In
de volgende Fig.
1 staan de rollen van de verschillende
betrokken organisaties in het Apollo project [13],
r-:l
ECS COUNCIL
bp
------------
PTT's
CE C
--
EUTE LSAT
I
TECHNICAL OEVELOP' MENT ACTIVITIES
J C8: ECS SMS: ClOST
I
I
INFOR/'IATiON SOURCES I ARCHIVES I AND USERS
OPERATION OF THE SM S SYS TEM
I DEFINITION OF THE SATELLiTE TRANSMISSION SYSTEM I
JOINT BOARD ON COMMUNICATION SATELLITE PROGRAMMES EUROPEAN COMMUNICATION SATELliTE SYSTEM SATELLITE MULTISERVICE SYSTEH COHMITTEE FOR INFORMATION AND DOCUMENTATION ON SCIENCE AND
Fig.
1:
COMMUNITY ARCHIVES AND USERS
SATELLITE EART H SEGMENT
DOC DEL EXPERIME NT'S IARCHIVES AND USE RS I
TECHNOLOGY
Rollen van de bij Apollo betrokken organisaties [13]
Roofdstuk 2
-11-
Apollo-systeembeschrijving: Ret satelliet-transmissie-systeem van Apollo is een
"Store-
and Forward High Speed Digital Transmission
Syste~'
speciaal
ontworpen
te
systeem
om
lange databoodschappen door
zal
draaggolf
een
hoge-snelheid
gebruiken
digitaal
het verzenden van de echte data.
voor
een
groot gedeelte over de normale 20
worden
'Demand-Assigned
van
Eutelsat
signalering aardse
deze twee systemen
maar complementair gebruikt. systeem
De
netwerken
Er zal gekozen worden voor een
Sequential Satellite Access'
systeem. ECS/SMS
met het gebruik van kleine lage kosten 'receive-only' 20wel
transmissie
zal
zal
gelntegreerd,
is compatibel met het SCPC systeem van
stations.
Ret
gemoduleerde
van het ECS/SMS systeem
voor
plaatsvinden.
geven.
point-to-point mogelijk zijn.
als
Dit en
grond-
point-to-multipoint
Dit laatste
is
nodig
in
verband met een effectieve distributie. In
Fig.
2
zijn de informatie-stromen weergegeven van
Apollo systeem [13J.
SATELLITE NET .... ORK
- - ----
------
000 00000 0000000 00 00 TERMINALS 0 0 0000000 000000 000
TERRESTRIAL NET.... ORKS
OOCU"'OH ARCHIVES
o
0
BIBLIOGRAPHIC lNOExt:S
0
o
/
/ / / /" ./
-----POS TAL SERVICE S
Fig.
2:
De informatiestroom in het Apollo systeem [ 13J
het
-12-
Hoofdstuk 2
Fig.3 toont ons de systeem-configuratie [13J.
r----------------------------------------l I
SATELLITE ~En.OR~
I
I I
I
I I I
I
EARTH
STATlO~
EARTH
STATIO~
I
I
I
i
I
I
EARTH
STATION
EARTH
STATlO~
I I
I
~-----------------------------------------JI
I
II
'-------,;--------------------------- ----------- --:
i' -I'-------~:..,: ----------il
r"':~-------'
IE RRES TRIAL NH....ORK
J jr--------.-J
L
Fig.
3:
Fig.4
I
De Apollo systeem-configuratie [13J maakt
duidelijk hoe de
grond- en
datastations
elkaar in verbinding staan [13J.
D
o
D ES
( T IR I
SOURCE DATA STATION
SINK DATA STATION
COMBINED SOURCE AND SINK DATA STATION
EARTH STATI ON
TRANSMIT / RECEIVE
A_---'~L---
.....t--_-.J._ _
DATA MESSAGES FROM A. BAND I R I
Fig.
RECEIVE' ONLY
4:
Apollo grond- en data-stations
13J
met
-13-
Hoofdstuk 2
In combinatie met de beschrijving van Eutelsat's 8MB systeem (zie bijlage 2) kunnen we een voorbeeld geven van een Apollo Receive Only'grondstation,
zie Tabel 1 [13].
6fT a. OORESI6HTl) AT 12,5 (;iz - ~,O dBIK ANTE1'fHA fAIN rEASlJ{ED AT lJIA .) IHPlIT 2) - 49,6'{B TOTt( SYSTDI NOISE IDlPERATURE AT LICA IHPlIT 3) - 360 K POLARlSATIOH - LINEAR PO..ARlSATION ISQATION - ~ 35 dB FI£QI.EHCY RANGE - 128Xl - 12·583 ttiz DfJ'IOIU.ATOR - ~ PSI( DIFFERfHTIJlL DETECTI~ llECOIlR - RATE-In VITERBI IECOI:I:R WIlli SCFT
DECISI~
1'1£ ~IFT CYQ.E
a= 1'1£ SATEll.ITE AHD 1'1£ STABILIiY a= TI£ AHJ'EHMlI. INTO .accaJNT, THIS a= 21)7 dB/l( T()WIDS 1'1£ SATEll.ITE· 2) Ale AN'T"EK'4A a= 3 ,.. DIN'ETER NID 65% EFFICIBCf WIlli FEED LOSSES a= 0,4 .16. 3) !MER ~ ~TIER CtMlITI CHS, I>HD WIlli N4. F£T ..) Nf'lIF IER a= 3lB I( HOISE TEM'ERA~ • 1) T.-.
A r1INI/U'I
• ) LHA - LClf
GIT
filISE Ai'FLIFIER
. .) FIT - FIaD
Tabel
1:
PROVIIES
VALUE
EFFe;r
TAAHSI~ N'Fl.IFIER
Eigenschappen
van
een
Apollo
enkel
ontvangst
station [13] Zo'n
grondstation
zou opgebouwd kunnen
Fig.5 is getekend [13]. unit
geschiedt
worden,
zoals
in
De verbinding van indoor- en outdoor
door middel van een coaxiale
kabel
(50-90
MHz) .
OUTDOOR UNIT
708-791 MH z I I
! 1.50'90 MHz
I
RE~~~:E
_Mb=-'t_fS=--_~~_{~~~M
__---2:::..,0-4.:...8
OES(RAMBLER
I
ACCESS CONTROLLER I RAC)
Fig.
-'-'-'-'-'- _.-
H O:C~6ER HOEM:O~~TOR
__ . __ . __ . __ DE.M_OO_U_LATO_R_U_NIT _ _ . _ _ . _ _
5:
I
I
I
--
}-ol·.......,.-II-·
J
Blokschema van een enkel ontvangst grondstation [13]
Hoofdstuk 2
-14-
2.2. :Q~~~a.!~:.- _ 'y~C?.r~.!~~_ ~o_02" _ ~e..!?- _e~E..eE~~E!- _m~! _ ~l~~~_op.i~~~~ !i?.::~e_v.:::: ~ r:.g_
Docdata inzake
is de
een
.:'':12. _ci..9~~::::!.~r:.. E~~ _s.9.!~~!. ~~t _ ~ !?l:...
voorstel voor
elektronische
satelliet.
een
Nederlands
documenten
per
Het experiment sluit aan bij de voorstellen
van
I
toelevering
van
experiment
/
de Apollo Working Group. Het Nederlandse experiment omvat drie thema's: a) Opslag van documenten op digitale optische recorders
experiment
richt zich in eerste instantie op de
Kring
voor Remote Sensing [15] als gebruikersgroep. Voorgeschiedenis Dankzij
de
bestanden
telecommunicatie kan
tegenwoordig
wetenschappelijke opgespoord. namelijk
literatuur treedt
de
documenten
bi bl iotheek - kanalen moeten worden. handen
er
een
allerlei
terminal
een groat zelf
tijd
via
data worden
tijdverlies de
op.
gebruikelijke geste ld
Dit tijdverlies kan varieren van enige dagen heeft.
ontwikkelingen
via
korte
met
opgevraagd en ter beschikking
tot zelfs enige weken, in
in zeer
Daarna
als
en bost'-computers
gestart
voordat men het betreffende document Op
dit
zijn
moment
er
am het geautomatiseerde
diverse documenten
transport van de grand te doen komen. Documenten, een
die elektronisch zijn gedigitaliseerd bijv.
snelle laser scanner,
digitale kunnen worden systeem.
kunnen in een geheugen zoals een
optische recorder worden opgeslagen. ze
in
zeer korte tijd
overgebracht De
via
hoeveelheid
met
een
naar
een
geschikt
data
die
Vandaar
uit
gebruikerstation telecommunicatie-
nodig
is
am
gedigitaliseerde documenten te representeren is echter
de zeer
Hoofdstuk 2
groot
-15-
en
voor
een
snel
transport
is
dan
ook
een
telecommunicatie-systeem met een hoge data-snelheid
(through
put)
systemen
vereist.
zoals
een
worden,
Hoewel in de toekomst landgebonden
ISDN voor dit transport geschikt gemaakt
kunnen
is op korte termijn satelliet-communicatie de meest
geschikte oplossing.
Deze overwegingen hebben geleid tot het
instellen van de Apollo Werkgroep [16J. Nederlands Voorstel Het
NLR,
Hollandse Signaal Apparaten en de THE hebben
voorstel
ingediend
voornamelijk selectie
op
bij
O&W.
De
het transport van
aandacht een
documenten op het gebied der
richt
relatief
zich
beperkte
aardobservatie.
transport-medium koos men voor de experimentele L-sat bekend als Olympus 1),
een
Als
(thans
zonder daarbij de compatibiliteit met
de ECS-F2 satelliet te verliezen. Technisch Voorstel De volgende experimenten kunnen worden gezien als fase 1 van een
groter
project
dat ook als fase 2 de
opzet
van
het
operationele systeem omvat. Deelexperiment
1:
Opslag
en
terugzoeken
van
documenten
teneinde
de beste strategie vast te stellen voor de aanmaak
van
elektronisch
een
documenten-archief
met
behulp
van
digitale optische recorders. Deelexperiment
2:
Compressie van document-data om zo
mogelijk de beschikbare opslag- en transmissiecapaciteit kunnen
benutten.
goed te
Een en ander met behoud van reconstructie
kwaliteit. Deelexperiment 3: elektronisch gebruiker, De
Transmissie van document-data vanuit
een
archief naar het document-opslag medium van de
via een satelliet-communicatie verbinding.
deelexperimenten
zullen
gevolgd
worden
demonstratie-periode voor potentiele gebruikers.
door
een
-16-
Hoofdstuk 2 Beschikbare systemen: Op
het NLR vestiging Amsterdam is een Reseda Beeld
systeem
aanwezig.
Het systeem staat in verbinding
centrale Cyber computer, datal ink. Signaal.
Een
tweede
vestiging Noordoostpolder, belangrijk
systeem is
in
zijner
met
de
via een DOR
van
Deze recorder werkt met optische schijven die ieder
2 Gigabytes aan informatie kunnen bevatten. wordt
de
Analyse
Amsterdam
geplaatst
CNLR),
tijd bij de TH te Eindhoven.
Een DOR systeern
het andere Het derde
systeem dat wordt ingebracht is de bestaande voor digitale
komt
te
belangrijke
infrastructuur
satelliet-co~~unicatie-experimenten zoals
over
langere tijd opgebouwd bij de TH Eindhoven. We zullen nu deelexperiment 3 nader beschouwen, experiment
de
satelliet-verbinding
omdat in dit
gelntroduceerd
wordt.
Deze zal in een viertal stappen worden opgebouwd tussen
THE
Carchief) en NLR Amsterdam Cgebruiker).
1 Het elektronisch archief wordt in Eindhoven gelnstalleerd. 2 'Loop-back' Gregorian
transmissie antenne.
De
Eindhoven vice versa met configuratie
geschieden staat getekend in Fig.
dit
8m zal
6 [15J. DE WERF
REKENCENTRUM THE
L.....--._---'"'o-------j
waarmee
de
MODE M
MODEM
I I I
I I I
I I
I I
I I I
B Fig.
6:
L 'Loop' -transmissie Eindhoven vice versa [15J
~.
-17-
Het
elektronisch
het
in
opgesteld
staat
archief
Rekencentrum en wordt via het lokale datanet gekoppeld met het
terrein
"de
werf" waar
zich
zend- en
de
ontvang
apparatuur bevindt. Een overzicht van "de werf" geeft Fig.
Fig.
7:
Overz icht van "de werf"
7 [17J.
op de THE [17 J
Afsternming van de zend- en ontvang-apparatuur hangt af van de
beschikbare satelliet.
Tijdens het experiment zal
de
bit-foutenkans gemeten worden. 3 'Loop-back' parabolen. Een
transmissie Eindhoven
datasnelheden
d l'""...
tot
van
2
3m is meer dan
Mbit/s als een
ontvangst gemeten.
experiment
worden
6.
voldoende
convolutiecode
van foutencorrectie wordt gebruikt.
, 1 oop- back'
8m/3m
met
Deze configuratie is te zien in Fig.
ontvang-antenne
behoeve
vice versa
de
Ook
voor ten
tijdens
bitfouten
bij
Hoofdstuk 2
-18-
4 Transmissie Eindhoven De
(8m) -
Amsterdam (3m)
THE ontwikkelt een mobiele draagconstructie voor de 3m
paraboolantenne.
De antenne met de draagconstructie
ontvang-apparatuur getransporteerd hiervoor Fig.
worden
naar
het
NLR
plus
Amsterdam
en gekoppeld aan het Reseda station.
Zie
8.
RESEDA IOOR HOST}
------1 I I
I I
I AMSTERDAM
Fig.
8:
Via
CADO'Oe-l
I
EINDHOVEN
Transmissie van document-data van THE naar NLR [15]
een
telefoonverbinding wordt de bestelling voor
document
doorgegeven
Eindhoven.
Het
van NLR,
document
DOR
doorgezonden
naar het Reseda station.
op
DOR-2
reconstructie apparatuur. CADDOC
opgeslagen en
via
de
is
nu
naar
de
opgezocht satelliet
THE, op
de
worden
De ontvangen
data
beschikbaar
voor
en reproductie met de beschikbare 'hard-copy'
Compressie en reconstructie geschieden met het
systeem
Documents) .
en
worden
betreffende wordt
plaat
zal
Amsterdam
een
(Compression
and
Decompression
of
Hoofdstuk 2
-19-
Demonstratie en Evaluatie Het
Docdata-experiment zal eind 1987 worden afgesloten
een demonstratie-periode voor potentiele gebruikers.
met
Aan de
hand van de ervaringen opgedaan in het Docdata-experiment en de evaluatie van de bereikte resultaten kan een operationeel systeem
worden
resultaten
van
worden betrokken. sterker
gedefinieerd. andere
Hierbij
zullen
proeven binnen het
ook
Apollo
concept
Verwacht mag worden dat deze fase
industrieel
karakter
zal dragen gezien
hoeveelheid apparatuur die hiervoor nodig is.
de
de
(2) een grote
Hoofdstuk 3 3. Om
-20-
Het link-budget van de satelliet-verbinding [7,8,9,10,54] een
overzicht
karakteristieken
van
te
krijgen
van
in
technische
een radio-communicatie-systeem
het zogenaamde link-budget opgemaakt. Cmeestal
de
tabelvorm)
aan,
radio-communicatie-systeem
hoe de
Een link-budget geeft onderdelen
bijdragen tot
waarde van de systeem-grootheid.
wordt
de
van
een
uiteindelijke
Hiermee is de
beoordeling
van de kwaliteit van het radiocommunicatie systeem mogelijk. Een
link-budget
van
een
satellietverbinding
kunnen
we
splitsen in een gedeelte vanuit het zendend grondstation Cde up-link)
en een gedeelte naar het
ontvangend
grondstation
(de down-link).
We zullen achtereenvolgens vier budgetten geven: 1.
Ontvangst van ECS-F2 baken te Huizen met de 4,5m antenne.
2.
Eindhoven zenden
C8m)-Huizen ontvangen C4,5m) 2 Mbit/s.
2a Uplink te Eindhoven. 2b Downlink te Huizen. 3.
Rotterdam zenden C6m)-Huizen ontvangen C4,5m) 2 Mbit/s.
3a Uplink te Rotterdam. 3b nownlink te Huizen. 4.
Huizen zenden C4,5m)-Rotterdam ontvangen C6m) 64 kbit/s.
4a Uplink te Huizen. 4b Downlink te Rotterdam.
DOWNLINK BUDGET CALCULATION LATITUDE EARTH STATION RX LONGITUDE EARTH STATION RX ELEVAT ION ANGLE AZIMUTH ANGLE DISTANCE EARTH STATION TO SAT. DOWNLINK FRECUENCY DOWNLINK WAVELENGTH DIAMETER RECEIVE ANTENNA SATELLITE 1 SATELLITE MAX EIRP 2 OUTPUT BACK OFF 3 NUMBER OF CARRIERS 4 GAIN LOSS TO STATION 5 POINTING LOSS 6 EIRP SATELLITE TO STATION PROPAGATION 7 FREE SPACE LOSS 8 ATMOSPHERIC ATTENUATION 9 ATM. LOSS NO ISE TEMPERATURE 19 TOTAL PROPAGATION LOSS 11 1/EFF. APERTURE ISOTR. RAD. 12 POWER FLUX DENSITY
deg.llin daS·Dlin daS·lIlin dag. lIlin kin
52.17 5.1' 38.11
2.14 3S595.S4
GHz
11.~
.
2a.2S 4.59
11I11
7. em
dBW dB
aoo
dB dB dBW
6.00
dB
dB K dB dB/II..... dBW/II.....
1. sa .18 .18
295. 35 .48 25.52 2RJ5. 7S -'2.83 -158.32
1 EARTH STATION 13 ANTENNA PEAK GAIN 14 POINTING LOSS 15 RECE IVED POWER 1B PRE LNA LOSS 17 RECEIVER NO ISE TEMPERATURE 18 ANTENNA NO ISE TBtPERATURE 19 TOTAL SYSTEM NOISE TEMP. GIT 21 DOWNLINK CIT 22 DOWNLINK C/N9 23 DOWNLINK C/N 2m
dB dB dBW dB K K K dBK dB/K dBW/K clBHz dB
51.52
.21 -U7.6S
.00 300.03 5d.Ba
'lasa
26.13 24." -174.68 53.02
33.92
I (v I~~
I
-22-
Hoofdstuk 3
1.
Ontvangst van ECS-F2 baken te Huizen met de 4,5m antenne.
Er voor
is een atmosferische demping aangenornen
80% van de tijd niet overschreden zal worden [82].
kan beschouwd worden als een 'clear sky' Als
antennewinst
door A.
Dit
situatie. is
Hensen [10] met een 'focal point'-opstelling en
de
een
is aangenomen 51,5 dB,
die
zoals gemeten
Knoben belichter. is
van 0,4 dB
Door achter de antenne een LNA op te nemen
ontvanger-ruisgetal
hetgeen
overeenkomt
met
ruistemperatuur van 360 K.
van een
3,51
dB
realiseerbaar,
equivalente
ontvanger-
Er wordt verondersteld dat we het
baken ontvangen met een PLL die een lusbandbreedte heeft van 100 Hz. Bij Gain
de
ontvangst van het baken kan men met
hoorn
verwachten
(X-band
een
en winst van 22,7 dB) een
van 33,92+22,7-51,5=5,12.
een PLL betrouwbaar te locken.
standaard
C/N
in
dB
Dit is onvoldoende om
In praktijk blijkt het wel te
gaan doordat het baken ongeveer 10 dB sterker is (10].
UPLINK BUDGET CALCULATION
20
~r:: [I
0 1-+)
LATITUDE EARTH STATION TX LONGITUDE EARTH STATION TX LONGITUDE SATELLITE REVATION ANGLE AZIMUTH ANGLE DISTANCE EARTH STATION TO SAT.
UPLINK FREQUENCY UPLINK WAVELENGTH DIAMETER TRANSMIT ANTENNA
dag. Ilin dag. Ilin deg. Ilin deg. .. in deS·llin
kin
51.2:l
5.30 7.00 :J1.05 1.55 39515. 29
14.'"167 21.36
GHx DIIII
e.m
III
SATaLITE 12 SATaLITE GIT 13 GAIN LOSS TO STATION 14 UPLINK CIT 15 BOLTZMANN' S CONSTANT 16 UPLINK Ct'N9 17 BITRATE
r.~
dBlK dB dBWIK dBW/Hx. K dBHx 1/..0.
18 UPLINK CIN (l CARRIER) 19 INPUT FLUX DENS. SAT. 2S RELATIVE GAIN STEP
dBHz dB dBW/IIl-1l dO
21 I NPUT BACK OFF
dB
aoo I.Ba -139.Ba -228..00
lO ct ~-::
?,' t,l)
ea.oo
2B48a. E+SB2
63.11 25.00
-93.m 6..20 I
EARTH STATION TX 1 HPA MAX POWER 2 OUTPUT BACK OFF 3 FEEDER & FI LTER LOSS 4 ANTE}a~ PEAK GAIN 5 POINTING LOSS 6 EIRP EARTH STATION PROPAGATION 7 FREE SPACE LOSS 8 ATMOSPHER I C ATTENUATION 9 TOTAL PROPAGATION LOSS H! l/EFF. APERTURE ISOTR. RAn. 11 POWER FLUX DENS I TY
18. 00
dBW dB
a.ea
dB dB dB
6B.~
dBW
88.00
dB dB dB
arT. IS
dBat..
-«. '"' -G4.,",
dBW/Il"
ECSISNS FOOISCPC 2. B48 Mbl
1. S0
.20
.00 2irl.7S
V..
Etrdlovcn TX ." HutZllt'l RX
5.2a
r,) (;)
I
DOWNlINK BUDGET CALCULATION
2b
~-.c
0
.
(J ~-
LATITUDE EARTH STATION RX LONGITUDE EARTH STATION RX ELEVATION ANGLE AZIMUTH ANGLE DISTANCE EARTH STATION TO SAT. DOWNLINK FREQUENCY DOWNLINK WAVELENGTH DIA~ETER RECEIVE ANTENNA SATELLITE 1 SATELLITE MAX EIRP 2 OUTPUT BACK OFF 3 NUMBER OF CARRIERS 4 GAIN LOSS TO STATION 5 PO1NTI NG LOSS B EIRP SATELLITE TO STATION PROPAGATION 7 FREE SPACE LOSS 8 ATMOSPHERIC ATTENUATION 9 ATI-4. LOSS NO ISE TEMPERATURE 1~ TOTAL PROPAGATION LOSS 11 1/EFF. APERTURE ISOm.. RAn. 12 POWER FLUX DENSITY
des. min deg. min des. min des. min km GHz mm IJ'l
52.17 5..14 30..11 2.14 38595.54
12..54167 23.,l)2
4.59
dBW dB
41.89 1•• 1.00
dB
1.2S
dB dBW
39. 5&!
dB
20B.. 14
dB K dB
.SG 31.54
dB/....
dBW/m"
EARTH STATI ON 13 ANTENNA PEAK GAIN 14 POINTING LOSS 15 RECEIVED POWER 16 PRE LNA LOSS 17 RECEIVER NOISE TEMPERATURE 18 ANTENNA NO ISE TEMPERATURE 19 TOTAL SYSTEM NOISE TEMP. 20 21 22 23 24 25 26
GIT DOWNlINK CIT DOWNlINK C/Na OOWNlINK CIN OVERALL CIT OVERALL C/N~ PER CARRIER BITRATE
27
EIl~
.1S
200.84 -43., 42
-123. 72
D9IOOlJLATION 28 BIT ERROR RATE TARGET 29 EIN9 THEORETICAL 3a MODEM DEGRADATION 31 DISTORTION & INTERFERENCE 32 EIN9 PRACTICAL 33 MARGIN
p.. ill
dB
dB dBW dB K K K dBK dBIK dBVIK dBHz
dB dBWIK dBHz 1/••0 dBHz dB
51.SS .29
-115.. 84
d~:; .,..,_. (~L
.m! 225..aa
saB3
275.00 24..39 2B. 21
-141.13 97.47 24..35 -143.53 85..a7 28~~
63..11
21.00 1.£-£500
dB dB
Ht5a
dB
9.00
dB dB
12. 50
2..00 0.46
I
r,) ,j.:>
I
Hoofdstuk 3 2.
-25-
Eindhoven zenden (8m)-Huizen ontvangen (4,5m) 2 Mbit/s.
Voor
de
van [7J,
toenmalige
waarin een verbinding tussen THE en de
PTI tot stand gebracht is, Er
uitgegaan
gegevens van het uplink-grondstation is
wordt
via de OTS-satelliet.
gerekend dat THE en APT de volledige
beschikking
hebben over de transponder en er dus geen rekening hoeft
te worden met interferenties door andere
gehouden
gebruikers.
Voorlopig wordt er zonder foutencodering gecommuniceerd. Als eis voor de transmissie-fouten is genomen BER=1E-06. Het
blijkt
9,64 dB bij Uit
dat er een marge in de verbinding optreedt 'clear sky'
condities.
[82] voIgt dat voor 99,9% van de tijd de
demping GHz
atmosferische
niet rneer zal bedragen dan 4,2 dB in de
band.
Indien
de
van
verbinding voor 99,9%
gegarandeerd moet worden,
12,5-12,75
van
de
tijd
dan wordt de marge dientengevolge
9,64-4,2+0,50=5,94 dB. Uit [83] de
voIgt dat, indien er 400 carriers zijn van 64 kbit/s,
Uplink C/T niet meer mag bedragen dan -156,92 dBW/K
carrier.
Dit komt dan overeen met een input back off van 6,0
dB en een output back off van 2,0 dB, De
2,048
Mbit/s
draaggolf kunnen
draaggolven van 64 kbit/s. 1
per
zie bijlage 2. we
beschouwen
als
32
Dit betekent dat de marge nog met
dB degradeert als gevolg van de output back off van 2 dB.
De marge wordt hierdoor dus 5,94-1=4,94 dB. Fouten corrigerende codes Door
(FEC)
FEC toe te passen kan de marge nog enigszins
worden.
Er
kan
Qan
gewerkt worden met
een
hetgeen een verbetering oplevert van 4,4 dB.
vergroot
E/No=6,1
dB
UPLINK· BUDGET CALCULATION 30
::r:: l.J D
H,
LATITUDE EARTH STATION TX LONGITUOE EARTH STATION TX LONGITUOE SATELLITE ELEVATION ANGLE AZIMUTH ANGLE DISTANCE EARTH STATION TO SAT. UPLINK FREQUENCY UPLINK WAVELENGTH DI AMETER TRANS)llIT ANTENNA
dog. min deg. min dag.min dc.g. min deg.lllin km
51.53 4.27
7.&1 39.35 3.. 1" 99559.39
GHz
14. 34187
IIUl'I
21.36 B.W
II
SATELLITE 12 SATELLITE GIT 13 GAIN LOSS TO STATION 14 UPLINK CIT 15 BOLTZMANN S CONSTANT 16 UPLINK C/N&'] 17 BITRATE I
dBlK dB
dBVIK dBWIHx.K c1BHx 1/.ao. dBHz
B.SS .72 -140.93 -228..00
63..11 25.15
dB
6.20
21
INPUT BACK OFF
dB
6.01
dBW/m-1II
( •...1
aa.27
2a
dB
r~
;>,
~E"~
UPLINK C/N C1 CARRIER) INPUT FLUX DENS. SAT. RELATIVE GA IN STEP
18 19
p" VI ct
-93..00 I
EARTH STATION TX 1 HPA MAX POWER 2 OUTPUT BACK OFF 3 FEEDER & FILTER LOSS 4 ANTENNA PEAK GAIN 5 POINTING LOSS
dBW
21.00
dB dB
14. 10
dB dB
58...48 .2m
B EIRP E}RTH STATION
dBW
68.18
PROPAGATION 7 FREE SPACE LOSS a ATMOSPHERIC ATTENl.JATION 9 TOTAL PROPAGATION LOSS 1" l/EFf. APERTURE ISOTR. RAn. 11 POWER FLUX DENSITY
1. ""
dB dB
W.l1
dB
2W1.71
dB.....
dBW/.....
.62
-«. ..m -95. 21
ECSISMS FIJtAISCPC 2.. 848 MbtV.. Rcrt.~ TX en Hulxcn RX
[':1
G' I
DOWNLINK BUDGET CALCUlATION
3b
:I~
(J
C1 f-t,
LATITUDE EARTH STATION RX LONGITUDE EARTH STATION RX ELEVATION ANGLE AZIMUTH ANGLE DISTANCE EARTH STATION TO SAT. DOWNLINK FREQUENCY DOWNLINK WAVELENGTH DIAMETER RECEIVE ANTENNA SATELLITE 1 SATELLITE MAX EIRP 2 OUTPUT BACK OFF 3 NUMBER OF CARRIERS 4 GAIN LOSS TO STATION 5 POINTING LOSS 6 EIRP SATELLITE TO STATION PROPAGATION 7 FREE SPACE LOSS 8 ATMOSPHERIC ATTENUATION 9 A1)4. LOSS NO ISE TEMPERATIJRE 10 TOTAL PROPAGATION LOSS 11 1IEFF. APERTURE ISOTR. RAn. 12 POWER FLUX DENSITV
deS·llin
des. Iilin deS·1I1n deg. 1I1n kin
GHz 11I11
III
52.17 5.104 3a.11
2.104 38595.5'
12. 5..187 23.92
...
~
dBW dB
"1.00
dB dB dBW
1.2B
dB dB
K dB dB/Ill"
dBW/fll*fll
2.00
1.00 .19 39. 59
288.104
.sa
31.54 200.64 -43,. 42 -12'" 7'2
EARTH STATI ON 13 ANTENNA PEAK GAIN 14 POINTING LOSS 15 RECEIVED POWER 16 PRE LNA LOSS 17 RECEIVER NOISE TEMPERATURE 18 ANTENNA NOISE TEMPERATURE 19 TOTAL SYSTEM NOISE TEMP. ~
GIT
21 22 23 2.. 25 26
DOWNLINK CIT DOWNLI NK CIN0 DOWNLINK CIN OVERALL CIT OVERALL C/N0 PER CARRIER BITRATE
27 ElN0 DEMOOULATION 28 BIT ERROR RATE TARGET 29 EINB THEORETICAL 30 MODEM DEGRADATION 31 DISTORTION & INTERFERENCE 32 EINa PRACTICAL 33 MARGIN
~.L
dB dB dBW dB K K K dBK dBII< dBWII< dBHz dB dBWII< dBHz 1/••0
dBHz dB
dB dB dB dB dB
51.52 .2m
-116.. e, .00
III d
c
,>,
,.~
1.-\)
225.. "" 5B..OO
275.00 2... 39
28.21 -14.2. 13 96..47 23.35 -144.9~
0... 26 284~OO
63.11
21.15 1. E-£!36 1'1.59
2.0t1 0.00
12.58 8.65
I [\~I
·<1 I
UPLI NK BUDGET CALCULATION
LATITUDE EARTH STATION TX LONGITUDE EARTH STATION TX LONGITUDE SATELLITE ELEVATION ANGLE AZ IMUTH ANGLE DISTANCE EARTH STATION TO SAT. UPL. INK FREQUENCY UPLINK VAVELENGTI~ DIAMETER TRANSUT ANTENNA
des- Min deg.llin des. min deg.llin d_s·min kill
GHz
4a SATELLITE 12 SATELL ITE GIT 13 GAIN LOSS TO STATION 14 UPLINK CIT 15 BOLTZMANN'S CONSTANT 16 UPLINK CINm 17 BITRATE
52.17 5.14 7.00 sa 11 2.14 39595.. 54
14. a4187 21.36 4.59
IlUiI II
dBlK dB
dBW/K dBVIHz.K dBl-h 1/...0. d8Hz
18 UPLINK CIN
dB
21 I NPUT BAD< OFF
dB
dBW/m*m dB
aoo 1.20 -158..62 -229.00
I.)
00.00 ~.E~
48.00 21.02 -e:J.. ~ 6. 2m I
EARTH STATION TX 1 HPA MAX POWER 2 OUTPUT BACK OFF 3 FEEDER & FILTER LOSS 4 ANTENNA PEAK GAIN 5 POINTING LOSS
dBW dB dB dB dB
6 EIRP EARTH STATION
dBW
PROPAGATION 7 FREE SPACE LOSS 8 ATMOSPHERIC ATTENUATION 9 TOTAL PROPAGATION LOSS 1" 1/EFF. APERTIJRE ISOTR. RAC. 11 POWER FLUX DENSITY
ECSIS1E FDWu'SCPC
I'!. 00
lam 1.a! 51.~
• 10
sa. 48
dB
dB dB dB...... cl8V/II*'m
e.c.
kbl
V..
'2Z1.12 .78 281.82 -«'40 -113.~
Hul%atl TX .,
~kdaa
RX
f\.-l
0.' I
DOWNLINK BUDGET CALCULATION 4b
~
0 0
H,
LATITUDE EARTH STATION RX LONGITUDE EARTH STATION RX ELEVATION ANGlE AZIMUTH ANGlE DISTANCE EARTH STATION TO SAT. DOWNLINK FREQUENCY DOWNLINK WAVELENGTH DIAMETER RECEIVE ANTENNA SATELLITE 1 SATELLITE MAX EIRP 2 OUTPUT BACK OFF 3 NUMBER OF CARRIERS 4 GAIN LOSS TO STATION 5 POINTI NG LOSS 6 EIRP SATELLITE TO STATION
deg.llin deg.llin deg.llin deg.llin kll
51.53 4.27 90.35 9.14 S8559. 39
GHz
12. 54167
1111
2S.~
III
dB'll
dB
6.00 41.00
am
1. . 00
dB dB dB'll
PROPAGATI ON 7 FREE SPACE LOSS dB 8 ATMOSPHERIC ATTENUATION dB 9 ATM. LOSS NOISE TEMPERAnJRE K IB TOTAL PROPAGATION LOSS dB 11 1IEFF. APERTURE ISOTR. RAn. dB/II*1n dBW/II*1n 12 POWER FLUX DENSITY
.72 .29 14. sa 200.13
.53 31.54 298.63 -49., 42
-148. 33
EARTH STATI ON 13 ANTENNA PEAK GAIN 14 POINTING LOSS 15 RECEIVED POWER 16 PRE LNA LOSS 17 RECEIVER NOISE TEMPERATURE 18 ANTENNA NO ISE TEMPERATURE 19 TOTAL SYSTEM NOISE TEMP. ~
GIT
21 22 23 24 25 26
DOWNLINK CIT DOWNLINK CM DOWNLINK CIN OVERALL CIT OVERALL CIN3 PER CARRIER BITRATE
27
EIN3
DEMOOULATION 28 BIT ERROR RATE TARGET 29 EIN3 THEORETICAL 3a MODEM DEGRADATION 31 DI STORTION & INTERFERENCE 32 EIN3 PRACTI CAL 33 MARGIN
dB dB dB'll dB
K K K dBK dBlK
dBWIK
dBHz dB dBWIK
dBHz 11••0
55.68
~fj'
-136.35 1.04.1 230.00
C')
sa.
2Q!. 00
24.47 30.13 -161.82 00.78
Ian -UE-52 65.00 8~~
.w.sa
dB
11.112
I.E-006 dB
::;
."-"
dBHx
dB
[1. [Ii d
IB.SS 2.m!
dB
0.00
dB dB
12. 52 4.52
I [\)
lO I
Hoofdstuk 3
·3.
Rotterdam zenden
Voor
de
gegevens
uitgegaan 'clear sky' 4.
-30-
van
C6m)-Huizen ontvangen
van het
[67].
C4,5m) 2 Mbit/s.
grondstation
te
Ret link-budget geldt
Rotterdam eveneens
is
voor
en er is slechts een draaggolf aanwezig.
Huizen zenden C4,5m)-Rotterdam ontvangen
C6m) 64 kbit/s.
In deze situatie is rekening gehouden met 100 draaggolven in de
satelliet van 64 kbit/s.
dBW per carrier. sky'
situatie.
Dit betekent een EIRP van 14,88
Het budget geldt eveneens voor een
Te Huizen wordt gezonden met een TWT van 10
Watt en een output back off van 10 dB, zeer klein te houden.
om de intermodulatie
Dit resulteert in een input back
van de satelliet van meer dan 20 dB. 64
'clear
Het is mogelijk om een
kbit/s verbinding te maken met Rotterdam in de
met 100 andere gebruikers.
off
situatie
HC!CJIC1S1:.1J.l-.: 4
4.
-31-
De Antenne [10,18, 19,20J
4-. 1.
In 1 e i ding
---------
De
toekomstige ante nne voor het experimentele
grondstation
is
een
Fig.
antenne
afkomstig uit Hilversum J
zie
9.
antenne was uitgevoerd als een dubbel-reflector-systeem het
Cassegrain-type.
een
diameter
waren werd
De parabolische hoofdreflector
van 4,59 m.
De belichter en de Op
geschikt voor de 4/6 GHz band.
deze
van heeft
subreflector frequenties
de antenne gebruikt als onderdeel van een SCPC-systeem
opgezet rond de Symphonie-satelliet. een telefoonverbinding gemaakt
Via deze satelliet werd
(loop) gebaseerd op 32 kbit/s
delta-modulatie gecombineerd met QPSK.
Fig.
De
9:
Opstelling van de 4,5m antenne te Hilversum [20]
Hoofdstuk 4
-32-
Na afloop van dit project moest bekeken worden of de antenne geschikt
te
geschied
aan
maken
was voor de
de hand van een 'focal
Dit
is
point'-opstelling
te
Na metingen met
belichters is de antenne vervoerd naar Huizen
23-01-1985). antenne
band.
GHz
Hensen [ 10] .
Hilversum door afstudeerder A. diverse
12/14
Door
evenwel
organisatorische
problemen
nog steeds niet opgesteld
te
staat
de
Huizen.
De
antenne zal boven op het gebouw HD komen te staan. de plaatsing kan
geschieden~zal
(dd.
Alvorens
het dak verstevigd worden in
verband met de grote windbelasting. Metingen aan de 4,59m antenne. Aan
de
antenne in 'focal point'-opstelling
verricht
door
afstudeerder
A.
Hensen.
zijn
De
resultaten hiervan zijn: Belichter: Antennewinst: Frequentie Geschatte r.m.s.
,
Knoben
,
51,5 dB
,
Scheffer-II 51,2 dB 11,45 GHz
oppervlakte-fout 1,10 rom
I
metingen
belangrijkste
Hoofdstuk
-33-
4,
.?n~w:rJ2.~~~ .:~r:- ~~s~-=-~~~~ ~~~e_n~.=-=-sy~!e_e.:=t_v:9~ __1_2!!~ GHz [21J
4.2.
4. 2. 1.
Het
In 1 e i ding
is
mogelijk gebleken om met
systeem
een
antenne-
betere antenne-eigenschappen te verkrijgen dan
een enkel-parabool-systeem het geval is. rneer
Cassegrain
met
20 heeft men onder
een vermindering van de 'Spill-Over'-verliezen en
een
vergroting van het apertuur-rendement weten te bereiken. Een
beschouwing
systeem in Fig. de
van de schematische voorstelling
boven
(c.
q.
zendapparatuur)
de
de situatie waarbij
Focus· or front·fed. While this is the simplest the lnerall r~rforman(e is relatl\d\ roor, Aperture etficiency is typically 55-60'; II ha, economic advantages for small antcnn~c ho .... e\er. and. with relatively small Feed \
con!\[rU(tll)n.
voordelen
deze in het brandpunt
een paraboloide moet worden geplaatst.
kd type) aperture-blockage is a problem and re-radiation from t he supporting struts degrades the cross polarization isolation. Gregory. A more recent variant of the Cassegrain with improved aperture-efficiency
ElliptiC
Feed aperture ,hado .... 'ng compared to Ca'ssegrain type,. siddobes are acceptable. With modern h\brid-mode horn feeds. this antenna can achic\e a reasonable noise temperature and hence. acceptable G/T performance. Cassegrain. Though more complex. this construct,on ,impllfies the fecd system and mini· mizes the length of .... aveguide needcd to I,nk to the recciver. With reasonable overall per-
(up to 75':1-) and cross-pOl"risa;ion isolation by using an elliptic (Gregorian) sub-reflector. Offset fed. VSWR and sidelobe performance is considerably improved by locating the feed (in offset front-fed types) or the sub· re/lector (in offset-Cassegrain. as shown) out-
Hyperbolic sub-reflector
h,d I /~ A - - - - - - - 1 .I
r - - - - - - - ""
lormane'c. thc l'assegra,n design is tradllionally the most pupular. although {like the front-
10:
van
In het geval van een
sub-renector
Fig.
het
10 doet ook vermoeden dat de opstelling van
ontvangapparatuur
biedt
van
side the beam, With the demand for ,smaller dIsh sizes for earth stations (and of course DBS), thIS typc is finding rap,dly increasing popularity
Verschillende parabool-antenne-ontwerpen [66J
Hoofdstuk 4
-34-
enkel-reflector-antenne immers, nodig
die
indien
heeft men lange
vaak ontoelaatbaar veel verliezen
men
niet
direct achter
de
golfpijpen
introduceren,
belichter
versterkers
opneemt. Bovendien is de 'Spill-Over' voor
het
hetgeen
grootste gunstig
kan
Cassegrain
kunnen of
I
gedeelte naar de worden
antenne-ruistemperatuur. het
aan de rand van de subreflector
Uit
koude
genoemd ten
,
hemel
aanzien
gericht van
deze overwegingen blijkt
antenne-systeem
zeer
goede
diensten
de dat zal
verrichten als bijvoorbeeld mono-puIs radar-antenne,
als
ruisarme
ontvang-antenne
voor
een
satelliet
grondstation. Ret
antenne-systeem bestaat gewoonlijk uit een
als hoofdreflector en een ene
brandpunt
fasecentrum
van
van
de
hyperbolo~de
hyperbololde
de belichter
parabololde
als subreflector.
Het
valt
het
(dit is het
samen
met
kromtemiddelpunt
van de equifasevlakken in het verre veld van de
belichter),
het andere met het brandpunt van de parabololde. In het ideale geval zal voor een loodrecht invallende vlakke golf
na
tweemalige reflectie de totaal afgelegde
aIle
stralen dezelfde zijn.
weg
van
Zij komen dus met gelijke fase
in de ontvanger aan en worden daar eenvoudig gesuperponeerd. Ret Cassegrain in
optische
beschrijven
systeem werd oorspronkelijk toegepast telescopen.
voor
Om
een
dergelijk
optische toepassingen kon
precisie
volstaan
optische
berekeningsmethode.
Cassegrain-antenne
worden met voor
de
systeem met
zogenaamde
voldoende
geometrisch-
Voor de beschrijving
radiofrequenties is
te
deze
van
de
methode
veelal te onnauwkeurig en in sommige gevallen zelfs volledig foutief.
Echter indien de afmetingen groot zijn ten opzichte
van de golflengte behoudt de bovengenoemde methode een goede nauwkeurigheid.
Mede
karakter
wordt
toegepast.
ervan
dankzij zij
tot
het betrekkelijk op
heden
nog
eenvoudige veelvuldig
-35-
Hoofdstuk 4
Dat de geometrisch-optische methode in sommige gevallen niet bruikbaar
is,
vindt
radiofrequenties gaan
spelen.
neemt
zijn
oorzaak in het
feit
diffractie-verschijnselen
De
invloed van de
af met toenemende
D/~
een
dat
voor
grote
rol
diffractie-verschijnselen
en zal zelfs geheel
verdwijnen
in het limietgeval waarbij de golflengte naar nul gaat.
Twee
methodes
waarbij
weI
diffractie-verschijnselen
rekening
zijn
gehouden
wordt
de apertuur-methode
en
met de
stroomintegratie-methode. De
nauwkeurigheid
van de
geometrisch-optische
voor microgolf-frequenties hangt af van
benadering
verschillende
criteria [22]: 1) De
afmetingen
inclusief
de
van
het
reflecterend
kromtestraa~
moeten
groot
oppervlak, zijn
ten
0pzichte van de golflengte. 2) Snelle
veranderingen van een secundaire
dichtheidsverdeling zullen van
over
een
aIleen gevolgd worden,
het
specifieke
geometrisch
deel
van
kleine
vermogensruimtehoek
indien de afmetingen de
reflector
dat
de stralen naar dit gebied reflecteert,
voldoende groot zijn. 3) De
randbelichting van de reflector ten gevolge
de primaire straler moet laag zijn, te minimaliseren.
van
om de diffractie
De diffractie uit zich in rimpels
op het geometrisch-optische patroon en in zijlussen, daar
waar het veld vol gens de
geometrisch-optische
benadering nul zou moeten zijn <schaduwzijde). Samenvattend:
het
ontwerp van de antenne komt neer op
het
realiseren van een nieuwe belichter en een subreflector
bij
een bestaande parabolische hoofdreflector. de
diameter
van
de subreflector
moet
worden met diffractie-verschijnselen.
Bij de keuze van rekening
gehouden
-36-
Hoofdstuk 4
4.2.2.
Geometrische en optische relaties [23J
In Fig.
11 is een doorsnede van een conventioneel Cassegrain
antenne-systeem dat
zeggen
gegeven.
de
subreflector
hoofdreflector
een
gemodificeerd
Het conventioneel zijn een
wil
parabolische
hyperbolische doorsnede
heeft.
(shaped) systeem is dit niet meer het
hier
en
de
Bij
een
geval.
tI I I
I o I 2 I I I I
I I
I
t
+
+
I Ds
I
12
.. F Fig. Voor
11:
Geometrie van het conventionele Cassegrain systeem
de antenne-geornetrie weergegeven in Fig.
volgende relaties: 2F 1~cos'f2
= _ _F_ _ cos
2 1
"2'1'2 1
r = 2 Ft a n 2"'1' 2
11 gelden de
-37'-
Hoofdstuk 4
Q
r
r
1
5
s
rYJ
=
2 -fie -1) 2el-ecos'l'1+1l
=
Z -fIe - 1 ) 2e(-ecos'l' +1) 1
=
2 fIe - 1 ) 2eiecos'l'2+ 1 )
=
Q;
sin'l'
1
sin'l'2
=
=
2 fie - 1 ) ze(ecos'l'z+1 )
Q1 sin 'l'1
Q~sin'+'2
t.- f= F;
Hierbij
is F de brandpunts-afstand van de hoofdreflector.
Voor een hyperbololde geldt: 1 e- 1 1 tan -'I' = --- • tan -'I' 2 1 e+1 2 2
met e de eccentriciteit van de hyperbool.
(e)l)
Door eliminatie van e kan men verkrijgen: cot1' +cotY = I I 120
md
f=
r:
5
Voor de belichtings-functies geldt:
De
Cassegrain-opstelling kan gezien worden als een uit
brandpunt
gevoede
parabool
met
een
het
effectieve
brandpuntsafstand gelijk aan: F
*
1 = Fe+ .e-1
Voor de winst van de antenne zonder
blokkering,
en oppervlaktefouten geldt:
met
r)
o
= cot
2
'Y1 2
1W \lJ t an 2"T dT 1
z 1
diffractie
Hoofdstuk 4
4.2.3.
Een
-35-
Apertuurblokkering [23]
nadeel van Cassegrain antenne-systemen is de blokkering
door de subreflector en zijn steunen.
Deze blokkering heeft
de volgende effecten:
1) Vermindering van de antennewinst 2) Verhoging van het zijlus niveau 3) Verhoging van de antenne-ruistemperatuur
4.2.4.
Diffractie [23]
Omdat
de afmetingen van de subreflector niet groot zijn ten
opzichte
van de golflengte zal er diffractie
diameter
van
de
optreden.
De
met
de
nader
te
de
diameter van de subreflector en
de
de
volgende figuren
subreflector
bepaalt
samen
randbelichting hoeveel diffractie er op zal treden.
Het
antennerendementy hangt nauw samen met
kiezen
parameters:
randbelichting.
In
rendement uitgezet als functie van F/D, de
diameter
van
de
subreflector.
twee
is
het
antenne-
de randbelichting en De
F/D
van
de
hoofdreflector is 0,33. I :
7&
74
0.' ]) 1
t
o
2
3)] 1
t
~/O.O.)l
72 70 51
1
~9C' :Uw tn, n.lt;.gn-10d8
l
: t
:f -s
-t
-'0
-,;;
-14
-16
-'.
-10
The antenna efficiency n as a function Q! the edge iZlu.mir~ticn w-z:th the ratio FlO as a Daramp.ter. Gc:i"! function G(~l) = 122 cos·ofl
211 241 271 301 331 361
0._
The antenna efficiency as a function of the Bucre!Zector diameter
Roofdstuk 4
Een
maximum
randbeliehting
-39-
in
bij
een
verhouding
van
het antenne-rendement treedt van
-11
dB
en
een
Ds/D
op
ongeveer 0,10. De
diameter
van de subrefleetor wordt
daarom
gelijk
aan
O,10D=46 em gekozen. Als randbeliehting kiezen we -11 dB. De
enige variabele die nu nog vastgelegd moet worden is
de
hoek ~ . een zeer kleine hoek ~
Bij
I
zal de belichter
paraboolwand gemonteerd kunnen worden. dat
de
vlakbij
de
Dit betekent evenwel
beliehter een smalle bundel moet hebben en dus
een
grote apertuuropening. Een aantal ontwerpeisen zijn vooraf gesteld te weten:
1) Ret belichterontwerp moet zo eenvoudig mogelijk zijn. 2) De
beliehter
IDoet
van
aangebracht kunnen worden. afmetingen
niet
aehteren
af
in
de
parabool
Dit betekent dat de apertuur-
groter mogen zijn
dan
de
afmetingen van de opening in de paraboolwand.
beschikbare
Hoofdstuk
4.3.
-40-
L'r
De belichter [24,25,26J
4.3.1.
Ret
Ontwerpoverwegingen
--------------stralingsdiagram
symmetrisch 12/14
GHz
gemaakt
zijn
van
de
belichter
moet
rotatie-
en onafhankelijk van de frequentie in
frequent ie-band.
20 wordt de
antenne
de
geschikt
voor het tegelijkertijd ontvangen van twee
lineair
gepolariseerde signalen in de 12,50-12,75 GHz band (SMB). mogelijkheid tot zenden op 14 GHz moet evenwel worden.
Tevens
ontvangen
moet
kunnen
het
worden
baken
van
de
De
opengehouden
ECS-satellieten
om winstmetingen
uit
te
kunnen
voeren Chorizontale polarisatie met f=11,5 GHz). Een conische gegroefde hoorn is als belichter zeer geschikt. Hij
voldoet bovendien aan de eis dat de bundelbreedte
te groot mag zijn in verband met "Spill-Over". geeft
aan
wanneer vormig
Hannan
[28J
moet
zijn
treft,
bol-
dat de subreflector een hyperbololde
het golffront, is.
dat deze subreflector
Indien het golffront afkomstig van de
gegroefde hoorn van deze bolvorm afwijkt, frequentie-onafhankelijk
is,
niet
conische
maar weI redelijk
kan de subreflector aan Indien
de
deze
afwijkingen
worden
aangepast.
belichter
een
fasecentrum
bezit,
dan mag het golffront afkomstig van een
dergelijke belichter als bolvormig beschouwd worden. Een
rotatie-symmetrisch
stralingsdiagram
wordt
verkregen o
met behulp van net opwekken van een hybride mode HEll. Gebalanceerde geringe
mate
hybride van
o
condities voor de HEll-mode
modeconversie
in de
en
o
EH12 - mode
een
worden
verkregen
als de oppervlakte-admittantie van het
gegroefde
grensvlak
langs de lengte van de hoorn klein en
capacitief
is voor aIle voorkomende frequenties[3~. Ret
stralingspatroon
van de hoorn wordt
veldverdeling over de apertuur. belichtingspatroon tophoek bepaald.
worden
bepaald
door
de
Afhankelijk van het gewenste
dan de apertuur-diameter
en
de
-41-
Hoofdstuk 4
Vereenvoudiging
in
het ontwerp van een gegroefde
hoorn is een belangrijke ontwerp
biedt
overweging.
Een
conische
eenvoudig ongewenste
tevens de mogelijkheid eventuele
bijverschijnselen snel te verhelpen. 4.3.2.
Het rotatie-symmetrische stralingsdiagram
-----------------------------o
Fig.
0
12 laat zien hoe uit een TEll-mode de hybride HEll-mode o
0
(=TE11+TM11) verkregen wordt met behulp van een dubbele mode conische
gladde
hoorn
of
met
behulp
van
een
conische
gegroefde hoorn.
~
(0)
TE,.-
.
-
HEn
~I!I~ (e)
(b)
Fig.
12:
Hoorns:
a) glad b) dubbele-mode c)gegroefd [ 79] TEll
TM '1
DUAL MODE
Qill9 Ci) -- @ +
Fig.
In
13:
De apertuur veldverdeling [79J gevallen
beide
zodanig
gemodificeerd,
stralingspatroon introduceren in
de
wordt het
ontstaat.
hoornstructuur,
worden.
in
er Dit
een
van
de
hoorn
rotatie-sy~~etrisch
laatste gebeurt
door
(opwekken) van een geschikte additionele
hoornapertuur propageert, E- als
dat
apertuurveld
het
die met de dominante mode
naar
het mode de
waardoor de patronen zowel in het
H-vlak (loodrecht
op
elkaar)
symmetrisch
-42-
Hoofdstuk 4
4.3.3.
Diameter van de toevoerende
(voedende of ontvangende)
ronde golfpijp
Om
o
bij de gegroefde conische hoorn de hybride mode HEll
verkrijgen
moet
golfgeleider,
de
diameter
van
de
toevoerende
die op de hoorn is aangesloten, o
zijn om de TEll-mode door te laten,
te
ronde
groot genoeg
maar ook klein genoeg om
o
0
te verzekeren dat de TMll-mode niet kan propageren.
De TN11
mode wordt dan uitsluitend in de hoorn zelf opgewekt. De
diameter
wordt
in
eerste instantie
bepaald
door
de
afsnijfrequenties en in tweede instantie door standarisaties en/of
reeds
bestaande
afsnijfrequenties van diverse modi zie Fig. 25
Voor
microgolf - componenten.
de
14.
~--~-------.....:----------.,------------,
TEll +TM 01 +
24
TE 21 +TM 11 +
23
22
TE 01
21
29
•
19 18
17 16
15
nihil
1.4
Tvl SMiSt 12 ~-+--+---lf.IZt.LtLiLLtL-+--~---¥~~~rl-~'----lI-----1':~---1 13
11
-- - -
12 '--_._'--
N
al
Fig.
~Z)
-
14:
(T)
- -
------"'.......- - l
-
CD
If)
CD
Propagerende modes in ronde golfpijpen
N.B. Voor het vervaardigen van de groeven in de hoorn is het wenselijk mogelijk te
de
diepte van de groeven bij de
te houden en
Oill
apex
de halsdiameter zo groot
zo
mogelijk
houden in verband met het steken van de groeven met
be i te 1.
klein
een
Hoofdstuk 4 Er
-43volgende
is gekozen voor een diameter van 19,0 rom om de
redenen: 1) Ronde messing pijp van deze maat is verkrijgbaar o
2) TEll-mode kan propageren
3) Bestaande golfpijp-componenten hebben ook een diameter van 19,0 rom (OMT,
4.3.4.
diplexer,
Load,
Tapers)
De afmetingen van de groeven
Slechts een TM-mode kan in de groef bestaan als de breedte w van de groef
(zie Fig.
het
waarbij ~ de
kleiner is dan A/2,
De randvoorwaarden Ep=O en ZoHr=O zijn nodig
golflengte is. voor
17)
symmetrisch zijn van
belangrijke opmerking hierbij
het
is,
stralingspatroon.
Een
dat de groefdiepte d,
voor
alle groeven die zich ver genoeg van de de apex van de hoorn bevinden dient, de
even groot is,
namelijkA/4.
Aan de andere
voor groeven in de buurt van de apex,
apertuur
de diepte naar
toe af te nemen zoals te zien is
in
Fig.
!
. ----~t-·-..!.-··--t ~I I 1-- I -r----
1 - - \ - - - + - - - - - ----. --
+-.---- ...-
0,30
-
l
----... -
-
I
,
!
i
!
0,29
-j.
t I
.-<
.....
'"
°1 28
I
~
.
t
- --_. ----
0,27
0,26
0,2 5
~
2
""""_ _--I-_--I........
--I_...L.--l_~....L-
3
4
7
5
10
~
15:
De groefdiepte b-a bij
_ _.....I
15
_ko
Fig.
kant
resonantie [29J
20
15
Hoofdstuk
Fig.
16:
-44-
4,
Doorsnede van een gegroefde
Voor de diepte d moet gelden: Aan
de
randvoorwaarden
Ef=O
wand
~(2n+l1
n'N
aIleen
voldaan
indien geldt: d = !l(2n+l1 4
4.3.5. In
Het aantal groeven per golflengte
het
praktische ontwerp van een gegroefde hoorn
realisatie
van de groeven een probleero
opleveren.
kan
de
Dragone
[30] heeft afgeleid dat het belangrijk is oro de darobreedte t Czie Fig. gegroefd groeven roeer.
17) zo klein roogelijk te neroen.
oppervlak
te
creeren
rooeten
per golflengte genoroen worden,
Dat wil zeggen pC=w+t)
Om een effectief
er bij
verder voorkeur
enkele 4
of
17.
_Del ~l'ex.~ .--------------------~~!1'4__ -~
6'A
-wIt p
Fig.
17:
Doorsnede van de conische gegrcefde hoorn
Hoofdstuk 4
4.3.6.
-45-
De impedantie-aanpassing o
0
Een goede aanpassing tussen de TEll-en HEll-mode in de buurt van
de apex kan verkregen worden door de eerste groeven~/2
diep
te
maken.
reactantie
Hierdoor
negatief
zal
zijn,
waarde
de
waardoor
excitatie
axiale van
de
EHll-mode bij de overgang van de gladde geleider
naar de gegroefde wand wordt voorkomen. een
de
o
ongewenste ,~
van
Eveneens door eerst
~
groef
gelijk te maken aan A/2 en de
geleidelijk
volgende
groeven
minder diep te maken is het mogelijk een
goede
aanpassing te verkrijgen [25]. 4.3.7. Het
De afmetingen van de hoorn [25]
stralingsdiagram
meestal
een
conische
symmetriscb
perfec~
polarisatie.
van
Theoretisch
en
hoorn
zonder
wenst
kruis-
enige
kan dit gerealiseerd worden o
men
door
een
gebalanceerde hybride HEll-mode.
het
stralingsdiagram van een conische hoorn kunnen genorma-
liseerd
worden
gebruiken.
door
L\.j\.
de het
is
De eigenschappen
dimensieloze
~
te
tussen
de
parameter
weglengte-verschil
van
cirkelboog PQ met als middelpunt de apex van de hoorn en als straal R (zie Fig. 11
Voor 6. geldt: Hierbij
is
::
17) en de vlakke apertuur PQ. a
;;:tan~ 2-
::
. go B. . nn8 . tan"2 0 A
a de apertuurstraal
tophoek van de hoorn (zie Fig. Voor
--sin
':!
A
(:::Df/2) en
~ 2
80 is
de
halve
17).
6 <0.4 geldt dat de bundelbreedte voornamelijk door
apertuurafmetingen het
2R ::
bepaald wordt.
Het blijkt eveneens
fasecentrum van de hoorn naar de apex verschuift als
groter
wordt.
Voor
deze
frequentie-afhankelijk. boorns genoemd.
hoorns is de
bundelbreedte
Deze boorns worden wei
de dat
6 dus
smalbandige
Hoofdstuk 4
Voor
-46(groter
grote
bundelbreedte hoorn.
dan
ongeveer
0,75)
wordt
de
bepaald door de tophoek van
de
Het fasecentrum ligt dan vIakbij de hals van
de
voornamelijk
hoorn,
oftewel vlakbij de apex.
hoorns
zijn frequentie-onafhankelijk over een groot gebied.
De eigenschappen van
deze
Zij worden dan ook weI breedbandige hoorns genoemd. In de literatuur worden zij ook weI scalaire hoorns genoemd. 4.3.8.
Smalbandige hoorns:
Kies
een
vaste
~
ontwerpprocedure Kies
(.1<=0,4) .
voor
openingshoek~l de gewenste randbelichting.
een Uit Fig.
bepaalde 18 voIgt
dan M=kasin1rl met k=2~/~. Dan geIdt: a =
__ H_
ks in":!
Of = 2a
R = 8
0
Fig.
"
=
a
=
2 arctan
18:
Genormaliseerd stralingspatroon voor smalbandige gegroefde hoorns [25J
-47-
Hoofdstuk 4 4.3.9.
Breedbandige hoorns:
Kies een vaste Lees
uit
~
Fig.
ontwerpprocedure
<)=0,75). 19
de waarde af van
60
voor
de
gekozen
combinatie van randbelichting en openingshoek~. Voor van
een
goede frequentie-onafhankelijkheid
het
fasecentrum
wense 1 ij k om voor
A
en constante
bundelbreedte)
plaats is
een waarde groter of ge 1 ij k aan 0,75
het te
nemen. Dan geldt: a
Fig.
19:
=
•
J
R
=
6.A
a
=
2
2Sin (8 /2l 0
S
in8
0
Genormaliseerd stralingspatroon voor breedbandige gegroefde hoorns [25]
4.3.10.
Ve~ge~ijki..;1~3~~'b~.=db~nd~ge_~r:.-=-~~~a'::~i~e 3~~E=-
Indien we kiezen voor een randbelichting van -10 dB voor een
"(1
van
20",
dan worden de afmetingen van
de
hoorns
volgt [25]: Smalbandige hoorn
Breedbandige hoorn
6
0,15
1,2
Tophoek
10 "
27 "
Apertuur kR90
10
33
Lengte kR
58
70
als
-45-
Hoofdstuk 4 Het en
blijkt dat voor breedbandige hoorns de apertuurdiameter de tophoek 290 ongeveer drie maal zo groot is
als
voor
een smalbandige hoorn bij ongeveer dezelfde lengte.
We
kunnen
de
apertuurafmetingen
en
de
lengte
van
de
breedbandige hoorn terugbrengen met ongeveer 25% door voor ~ een
waarde te nemen tussen 0,75 en 1,15.
voor
een
Omdat gekozen
zo klein en eenvoudig mogelijk ontwerp
voor de hand een smalbandige hoorn te nemen. problemen
ligt
is het
Dit levert geen
op omdat de benodigde relatieve bandbreedte
vrij
klein is. 4.3.11.
Het definitieve ontwerp
Als aanvullende eis geldt nog dat de diameter van de hoorn om
niet groter mag zijn dan 125 mm.
het
gehele
belichter-systeem van
totale
Deze eis is gesteld achteren
af
in
de
parabool aan te kunnen brengen (doorvoerdiameter is 125 mm). Aangezien dit een uitwendige maat is, verminderd
moet deze afmeting nag
worden met de materiaaldikte.
Bovendien moet de
hoorn aan de voorzijde waterdicht afgesloten worden met venster. nemen.
De benodigde ring hiervoor zal ook ruimte in beslag
Dit resulteert in een effectieve apertuurdiameter van
ongeveer 100 rom. Het ontwerp zal geschieden voor 11 GHz. De gekozen randbelichting is -10 dB voor~l is 20 ~ Voor
6
is 0 125 genomen.
Da n ge 1 d t : Dus:
een
a
=
Oftewel:
k a sin 'Y,'
3,5 ksin20
0
=
(Y;
=
20 0)
=
3,5.27,3.10 2lfsin20 0
3, 5
-3
= 44,S mm
Of = 69,0 mm 8
0
R
= 2 arctan ( 0 , 25.27 , 3 44,S
=
__ a_
= sin8
0
t../..
. 2 2SJ.n (8 /2) 0
J=
17,44°
= 146. 5 mm
Hoofdstuk 4
-49-
Omdat in dit antwerp ook benaderingen zijn gebruikt nemen we afgeronde afmetingen: Df=90 rom
R=150 rom Voor
de
doorsnede van de toevaerende golfpijp is
19,0
rom
gekazen
volgt
het
bepalen van
uitgerekend voor f=12,5 GHz
. .-· · .,. ,
,·~o
~.......
de
groefdieptes.
<SMS) en a.d.h.v.
a
~_·-r·_---:-·_·_·1
Fig.
23:
Afmetingen van de groeven in de haorn
Deze Fig.
15 .
worden
-50-
Hoofdstuk 4
Tabel 2 De groefdieptes: Groefno.
x(mm)
a
(mm)
ka
d1/A
d1
I
b2
(mm)
b1
I
(mm)
d2/A.
(mm)
1
36,63
11,549
3,024
0,286
6,9
18,4
19,9
0,348
2
41.63
13,126
3.024
0.282
6,8
19,9
21,2
0.335
3
46,63
14,702
3,849
0,276
6,6
21.3
22,4
0,321
4
51,63
16,279
4,262
0,273
6.6
22.8
23,7
0,307
5
56,63
17,855
4,674
0,272
6,5
24,4
24,9
0,294
6
61,63
19,432
5,087
0.269
6,5
25,9
26,2
0,280
7
66,63
21,008
5.500
0,266
6,4
27,4
27,4
0,266
8
71,63
22.585
5,913
0,265
6,4
29,0
29,0
0,265
9
76,63
24.161
6,325
0,263
6,3
30,5
30,5
0,263
10
81,63
25,738
6,738
0,262
6,3
32,0
32,0
0,262
11
86,63
27,314
7,151
0,262
6,3
33,6
33,6
0,262
12
91,63
28.891
7,564
0,261
6,3
35,2
35,2
0,261
13
96,63
30,467
7,976
0,261
6,3
36,7
36,7
0,261
14
101,63
32,044
8,389
0,261
6,3
38,3
38,3
0,261
15
106,63
33,620
8,802
0,260
6,2
39,9
39,9
0,260
16
111,63
35,197
9,215
0,260
6,2
41,4
41,4
0,260
17
116,63
36,773
9,627
0.260
6,2
43,0
43,0
0,260
18
121,63
38.350
10,040
0,259
6,2
44,6
44,6
0,259
19
126,63
39,926
10,453
0,259
6,2
46,1
46,1
0,259
20
131,63
41,503
10,865
0,259
6,2
47,7
47,7
0,259
21
136,63
43.079
11,279
0,259
6,2
49,3
49,3
0,259
In bovenstaande Tabel 2 is dLde diepte van de groef.
diverse
Fig.
23.
maten
(in
mm)
worden
verduidelijkt
in
Hoofdstuk 4 4.3.12.
-51-
Het reflectieverlies
Het reflectieverlies is gemeten met behulp van van Fig.
Level Control
meetopstelling
20.
I
f
de
Reflectie
I
I
H 11 HxH£HJM!f H HXH G
Fig.
----.
~
+--r'-
~
(J)
20:
---.
...-
@
~
(6)
$
(1)
~ Transmissie
OUT (g
M-band (9,48-15,0 GHz) scalaire meetbrug
Hierin bevinden zich de volgende apparaten: 1. Frequentieteller 20 MHz-26,5 GHz Systron Donner 6054B 2.
Wiltron Programmeerbare Sweepgenerator 2-20 GHz Mod. 6638
3. Golfpijpisolator Microwave Association 4. Golfpijp Richtkoppeling Type 17/13-2B Serienr.
47
Flann Microwave Instruments Ltd. 5.
Frequentiemeter (Cavity) Type 17/7-2 Flann Microwave Instruments Ltd.
6.
Variabele Verzwakker Type 17/11 Serienr. 80 Flann Microwave Instruments Ltd.
7.
Idem aan 3.
8.
Idem aan 4. Serienr.
9.
Device under test (DUT):
46 de belichter
Het reflectieverlies is gemeten van 10-15 GHz, Tevens
is
het
zie Fig.
reflectieverlies van een Load (19,0
mm
21.
p)
gemeten. Het
blijkt
toenemende
dat
het
frequentie.
reflectieverlies·' kleiner
wordt
Een reflectieverlies van 20
12,5 GHz betekent een transmissieverlies van 0,042
dB dB,
bij op zie
Fig. 22.
Bij 11,5 GHz is het reflectieverlies ongeveer 12 dB
en
betekent een transmissieverlies van 0,28
dit
dB.
Voor
-52-
Hoofdstuk 4
0"---------------------------------' CO
-
~----~--~--------------:------j1,92
CO "'0 Ul
C1J
-
~
~
QJ
>
l/)
>
....u QJ
-
1.221
~
<11
a:::
......-.'\./ Load
I
. ·· 1) f - - -....... , - - , - _.... --...-... -:= ...-._.--.::..:..:..;.\---------\-f----+----ttf-IL.tf+;dt----I1,06 \,' ,_., _..... " "
· I
~I
".
,
•
•I
,
.......
'
,
I
.
.
' '\ \ •
J
"
I
,
:
•
I
'-
21:
:
12 -
/.
'..
.. '"
"r",
"... ,
I
I
I
~,: t,
t _ ..... 1
.
I
\./,
IV
'",,'
I
,
.",
~
..
I
f (GHz) 13
' .I
I
:'J :
\}
,
I
11
"
,~'
" ........., . : I
\
10 Fig.
:
I
·· ..
40
...... ,
,
II
::l,
./.
14
Gemeten reflectieverlies van de belichter
antennewinst-metingen is dit niet aanvaardbaar. Er is daarom gezocht
naar
een oplossing voor
dit
probleem.
Uit
[25]
blijkt dat het verbeteren van de aanpassing gerealiseerd kan worden
door
te
beginnen met een zo diep ,/
dan 0,5 golflengte) zo,
niet
te
klein wordt,
mogelijke
dat de wanddikte
anders zal de
hoorn
Vervolgens kan men het best een lineair verloop over golflengten
maken
naar
het
bestaande
verloop
groef van
de
breken. enkele van
de
groefdieptes. Bovenstaande
is
gerealiseerd door de eerste groef
102
15 '
1,5
mm
Hoofdstuk 4
-53-
Transmissie-verlies (dB) 1,08E-6 .. :.
9,74E-6 107E-4 l :Oil l' g;: ii~fii:; IT;tWfi m ;i:~ i: :i:;::R i r -~: i;
.• ; iii;
N
60
1
~i'
iH
;ffid;mIQ:t\I;I~.lill;:P:::;:~'-:f:l:;: .
"
I::
949E-4
< i,
i::~;;:;~.~l;·;;l'F,~lilligii;iEik:":~E:~UMF:J::
*
l1fftBi'i~q'P5;
..
iffi 1m Hi :i1:I~t ::8.=-ii:EE-i!j :;'
9 86E-3 f
Ii? u r '':'' '!,l' r_. -,
." • fl~
in
r
·,'J:til'I:,...
::~.'n
::I-HH JE
.
.
00745 'S'd ;iIr fH1
g'!.'-
w
0,512 I~~fu!
=l:
::t;.tR+t"';,m r:"-H :t1tl: ft 'J ,::.~ 'HlrrDlII'':J1:l11:1.,r,fr!"::·,,
_~.
,.~~~M~flp.~lt!!p~ir?::,
-
f' =Reflectle-coeff lClent
;;, :::1-0 001
50
-m -
....
-0
1
Vl .~
-r: (J)
Ifl
> I
(J)
..... u
--(J)
( J)
0:::
Fig.
22:
Verband tussen staande-golf-verhouding, reflectiecoefficient, reflectieverlies en transmissieverlies
dieper zesde
te groef
maken en de diepte van de tweede tot en een lineair verloop te geven.
De
met
de
zevende
en
opvolgende groeven blijven onaangetast. De nieuwe groefmaten zijn in Tabel 2 aangegeven als b2. Na
het
dieper maken van de groeven 1 tot en met 6
reflectieverlies opnieuw gemeten,
zie Fig.
is
het
21.
Het
verloop van het reflectieverlies is hetzelfde gebleven.
Het
reflectieverlies
hetgeen
is nu ongeveer 17 dB voor
11,5
GHz,
overeenkomt met een transmissieverlies van 0,09 dB.
Hoofdstuk 4 Voor
-54-
12,5
GHz
is het reflectieverlies nu
22
betekent een transmissieverlies van 0,027 dB.
dB
en
dit
Voor de zend-
frequentie van 14 GHz is het reflectieverlies groter dan
30
dB. Het
blijkt
dat
het
verdiepen van
de
groeven
een
goed
resultaat gehad heeft. 4.3.13. Na
het meten van het reflectieverlies is de hoorn
van ~>
De stralingsdiagrammen
----------- - ----
een
venster.
Dit
beschermen tegen vocht, veel
demping geven.
verwarmde
venster
moet
zand etc.
het
golfpijpcircuit
Het mag evenwel niet al te
Zo'n venster kunnen we weglaten als we
lucht door het golfpijpcircuit blazen,
zoals
in
[67].
Er
Dit materiaal
is
Rotterdam bij het nieuwe 8MB grondstation gebeurt is
gekozen voor een venster van Melinex.
redelijk
stevig, 0,1
waarmee het venster De
doorzichtig
dB).
De
en geeft niet
van
frequenties:
aangebrach~bevindt zich
Voor zowel
elke het
de vakgroep ET
van
demping de
ring
in Bijlage 7. halfautomatische
drie
verschillende
12,5 en 14,0 GHz.
frequentie is de hoofd- en E- als
veel
constructietekening
stralingsdiagrammen zijn gemeten op de
meetbaan
voorzien
het H-vlak gemeten.
kruispolarisatie Tevens is
de
in fase
gemeten en is de positie bepaald van het fasecentrum.
De resultaten van de metingen staan in de Figuren 24 tot met
30.
De stralingsdiagrammen in E- en H-vlak zijn binnen
0,2 dB aan elkaar gelijk voor -36" <=
r <=+36"
De
gemeten kruispolarisatie is beter dan 39 dB in het E- en vlak. dat zijn
en
H-
Vanwege deze uitstekende kruispolarisatie nemen we aan de diagrammen in het E- en het H-vlak aan elkaar gelijk ter
vereenvoudiging
verwachten antennerendement.
bij
de berekening
van
het
te
Hoofdstuk 4
-58.
-;; _ _
:-_:_~__ .-:
. .._-'
..
:--_.. _ v··
_'.:;11. 56HZ
'"20• .
.....--.:.._.-;..;......;;._---:.;,;
.~ ..
.
_- _..
.. __ : .
_-----....
--.:.-~-....
..
......;
,,"'20 . ~.--::-:-7-:--:.-_._-
Fig.
30: Fasekarakteristieken op 11,5
Ret
fasecentrum ligt op 119 mm vanaf de achterkant
flens van de hoorn. bijlage 14.
12,5 en 14,0 GRz
van de De voorspelde positie was 130,5 mm, zie
Hoofdstuk 4
In
Tabel
-59-
3
staan de numerieke waarden van
de
stralings-
diagrammen gegeven. De amplitude is gegeven in dB en de fase in graden.
Tabel 3
De gemeten stralingsdiagrammen van de belichter.
Hoek C·)
Frequentie (GHz) 11,5
Ampl.
°
14,0
12,5 Fase
Amp 1.
-0,1 -0,2
Fase
°1
-0,1
2
-0,2
° ° +0,3
3
-0,3
+1,0
-0,3
° ° ° +0,5
4
-0,5
+1,5
-0,4
5
-0,7
+1,8
6
-1,0
7
°
Ampl.
Fase
°
-0,1
°
+0,2
-0,2
+0,5
-0,3
+0,8
+0,7
-0,5
+0,9
-0,6
+1,5
-0,7
+1,0
+2,0
-0,9
+2,0
-1,1
+0,9
-1,4
+2,5
-1,3
+2,2
-1,5
+0,8
8
-1,8
+3,5
-2,0
+3,0
-2,0
+0,5
9
-2,2
+4,5
-2,5
+3,2
-2,6
+0,2
10
-2,9
+5,6
-3,1
+3,8
-3,2
11
-3,4
+6,8
-3,8
+4,0
-3,9
-1,0
12
-4,0
+7,0
-4,5
+4,0
-4,8
-2,0
13
-4,5
+7,2
-5,5
+4,0
-5,5
-3,0
14
-5,4
+7,5
-6,2
+4,1
-6,3
-5,0
15
-6,3
+8,1
-7,3
+4,0
-7,2
-7,0
16
-6,9
+9,2
-7,9
+3,8
-7,9
-9,0
17
-7,7
+9,7
-9,1
+3,2
-8,8
-11,0
18
-8,5
+9,9
-9,9
+2,7
-9,6
-13,0
19
-9,5
+9,1
-11,0
+1,6
-10,2
-14,0
20
-10,5
+8,2
-11,7
-0,5
-11,1
-15,0
°
Hoofdstuk 4
-60-
Vervolg Tabel 3 Frequentie (GHz)
Ampl.
14,0
12,5
11,5
Fase
Ampl.
Fase
Ampl.
21
-11,5
-12,9
-12,0
22
-12,2
-13,6
-12,9
23
-13,3
-14,4
-13,6
24
-14,0
-15,1
-14,3
25
-15,0
-16,0
-15,2
26
-16,0
-16,5
-15,9
27
-16,8
-17,4
-16,8
28
-17,5
-17,9
-17,6
29
-18,3
-18,7
-18,5
30
-18,8
-19,5
-19,2
31
-19,5
-20,5
-20,1
32
-20,0
-21,4
-20,9
33
-20,7
-22,3
-21,9
34
-21,2
-23,2
-22,9
35
-21,8
-24,4
-24,0
36
-22,2
-25,6
-24,9
37
-23,1
-26,7
-26,0
38
-23,8
-27,5
-26,5
39
-24,5
-28,4
-27,4
40
-24,9
-29,0
-28,1
41
-25,4
-30,0
-29,5
42
-26,0
-30,7
-30,2
43
-27,0
-30,9
-30,1
44
-28,0
-31,1
-30,5
45
-29,2
-31,5
-32,0
Fase
Hoofdstuk 4 4.4.
-61-
De subreflector
Voor het oppervlak van de hyperbolische subreflector geldt: i
y=
ol.[~1+(f)2 -1]
F a. = -£ 2e
en
~
N e-' 2
= a.
i
2F c __ 0
= tan'!,
S
2L v __ F
In
Fig.
31
is
een
halve
=
+
tanY"2
, - sintr'!2 -"f, ) sin.1(y +'Y 22'
c
doorsnede
)
getekend
de
met
belangrijkste parameters.
713
613
S0
Contour
Sub...eflec~o...
(mm)
~"PHl1· 20 de9 ~CPHI2. 74,1 de9 D... 459 111111 e'" 1,61 Fe'" 695,9 llilll Lv~ 131,8 _ -'Alpha'" 216,2 8e~a" 272. 6 Ill" ~=Upper dep~h" 66,39
y
r
">
111111
X t
30
i
I
Hoofdr-ef1 eck...
.
D .. 4590 111111 F '" 1520 mm h=Diep~.'" 866
~
113
lSI
Fig. 31:
/
--"ij--r_Y
20
/
lSI N
tSI
co
Su~reflector
contour
lSI CSl
lSI N
..,
~X
- - lSI
lSI
CO
~
III
lSI lSI N
(mm) lSI N N
..,
lSI
N
111m
-62-
Hoofdstuk 4 Voor
de
hoofdreflector geldt:
D=4590 rom
0
11
= 4'~ =
Samen met
en
Dan geldt voor de halve openingshoek~
(F/D=0,33). tan~2
F=1520 rom
0,755
Y =20 I
Ous '2
= 74,1·
• en Ds=O 1D=459 rom geldt dan: I
e=1,61 , Fc=696 rom, Lv=132 rom ,"'=216 rom Jj3=273 rom
4.5. In
De praktische opstelling
---------------_ ... Fig.
Cassegrain
32
is
een
doorsnede-tekening
antenne-systeem
gegeven
zoals het opgesteld zal
van
het
worden
bij APT te Huizen.
OJ plexe r or Orthomode Co upler Reflector Feed Subreflecto r
Fig. 32: Cassegrain-antenne-systeem
praktische opstelling
Hoofdstuk 4
-63-
Voor de a£metingen in Fig. 33 geldt: F
=Lv+Ra+h+n~en
Lv=~+es
F
-D 2
--·I--------a---.I.....- -..·~1·~·1 h nO Ra ~
-f
Fig. 33: Cassegrain antenne systeem
Lijst van parameters en a£metingen:
eo=
17,5 •
'i'"1= 20, 0 • 'f2= 74,1 • D =4590 rom F =1520 mm
D£=
90 mm
Ds= 459 mm R=
150 mm
Lv= 131,8 mm Ra= 564,2 rom Fe= 695,9 mm h=
866 rom
n= «. -41,9 mm Lengte van de hoorn= 185 mm
a£metingen
Lv
Hoofdstuk 4
-64-
Een negatieve waarde van n betekent dat het brandpunt van de hyperbool binnen de rand van de parabool ligt. Het
fasecentrum
van de belichter meet op 824,1 mm
paraboolwand liggen Het
uit
de
(=n~h).
gemeten fasecentrum ligt 119 mm vanaf de achterkant van
de flens van de hoorn. belichter op
Dit wil zeggen dat de voorkant van de
h+~(lengte
hoorn)-(positie fasecentrum)=824,l+
185-119=890,1 rom vanuit de paraboolwand moet steken. Dit
impliceert
voorkant
van
op zijn beurt
dat de
afstand
de belichter tot de subreflector
moeten zijn aan F-Lv-890,l=498,l mm.
van
gelijk
de zal
Hoofdstuk 4
-65-
4.6. Het antennerendement (10,23,72J Het totale antenne-rendement bestaat uit het produkt van: 1)
Spill-over-rendement
2) Belichtings-rendement 3) Blokkerings-rendement 4) Fase-rendement 5) Kruispolarisatie-rendement 6) Vermogens-reflectie-rendement 7) Diffractie-rendement 8) Oppervlakte-rendement Nu
de
stralingsdiagrammen
van de
belichter
bekend
zijn
kunnen de rendementen 1 t/m 7 berekend worden. Dit
zal geschieden voor 3 frequenties.
van
het
oppervlakte-rendement
Voor de
is uitgegaan van
berekening een
r.mp.
oppervlakte-fout van 1,10 mm. 11,5
12,5
14,0
1) Sp111-over-rendement
85,39
87,74
86,00
2) Belichtings-rendement
88,72
85,38
86,24
3) Blokkerings-rendement
90,84
90,48
90,50
4) Fase-rendement
99,74
99,95
99,14
5) Kru1spolarisatie-rendement
99,00
99,00
99,00
6) Vermogens-reflectie-rendement
98,00
99,37
99,90
7) Diffractie-rendement
94,79
95,31
95,38
Produkt 1 t/m 7:
63,12
63,52
62,77
8) Oppervlakte-rendement
75,52
71,77
65,96
Totaal apertuur-rendement (%):
47,67
45,59
41,40
Verwachte antennew1nst (dB):
51,63
52,17
52,73
Deelrendement (%):
freq.
(GHz):
-66-
Hoofdstuk 4 Conclusies:
Het blijkt dat het totale apertuurrendement ongeveer is aan 63 %. gehouden geen
In [23] wordt met de factoren 1,2.3 en 7 rekening
en
berekening
komt
men tot een maximum van
74
Bij
%.
de
van het blokkerings-rendement is in [23J evenwel
rekening
invloed
gelijk
van
gehouden met de
de
steunen is
subreflector
hier
wel
steunen.
meegenomen.
rekening gehouden met vier subreflector-steunen, rand van de hoofdreflector bevestigd zijn.
Er
De is
die aan de
Voor de diameter
van de ronde steunen is 50 mm genomen.
De rendements-termen
4,5
Dit betekent dat
en 6 hebben een produkt van 97 %.
de
steunen een degradatie geven van 63/(74*97)*100= 88 % en dit mag aanzienlijk genoemd worden. Door de grote rms oppervlakte-fout ligt het beneden de 50 %. Dit is niet zo best, metingen van afstudeerder A. De
berekende
niet
lager
systeem.
totaalrendement
maar was al bekend uit
Hensen.
antenne-winst van dit Cassegrain dan
de
Hierbij
gemeten winst van heeft
men
wel
de
het
systeem
'focal
voordelen
is
point' van
het
Cassegrain-systeem gekregen zoals eenlagere rUistemperatuur en
een
goede
bereikbaarheid
van
de
belichter
en
de
ontvanger. Achter
de
belichter
bevinden
golfpijp van ieder 600 mm lang. lang)
zich
twee
stukken
ronde
De twee golfpijpen (120 cm
geven een demping van 0,25 dB bij 12,5 GHz en
hebben
een kruispolarisatie ontkoppeling van beter dan 30 dB. De
bijdrage van de GMT en van de golfpijp-coax overgang aan
de
demping is respectievelijk 0.2 dB en 0,15 dB,
zodat
de
totale demping tussen de belichter en de LNA 0,25+0,20+0,15= 0,60 dB bedraagt.
Hoofdstuk 5
-67-
5. De lage-ruis-transistor-voorversterker
In 1e i ding [311
De prestaties van zelfs de beste bipolaire transistors nemen bij
hoge
circa
frequenties snel af en bij frequenties hoger
5 GHz moeten dan ook veelal de duurdere Gallium Arse-
nide MESFET's (Metal Semiconductor Field Effect worden gebruikt. heeft wel
De ontwikkeling van de bipolaire transistor
ook niet stil gestaan,
oscillator en
Transistor)
maar de ruisgetallen zijn nog
een stuk slechter
van
dan
E61] met een bipolaire transistor).
20
GHz
De l/f ruis
een bipolaire transistor is veel lager dan van een daardoor
veel beter geschikt om een oscillator
FET
mee
te
militaire
en
maken. MESFET's
vinden
civiele
onder
andere toepassing in
mikrogolf-apparatuur ten behoeve van
satelliet- en
grondstation-ontvangers en radar- en peilapparatuur. Gal 1 iumArsenide eerst
MESFET's
vervaardigd.
traag, MESFET's
gelnteresseerd voor
prestaties momenteel
ontwikkeling
1964
voor
het
aanvankelijk • tot op het moment dat vooral defensie in solid-state
ontvangers
De
werden omstreeks
frequenties
raakte.
verliep
Omstreeks
tot enkele
GHz
1974
waren
leverbaar.
De
verbeterd
en
van deze transistoren werden'snel
zijn typen verkrijgbaar voor frequenties tot
ca.
50 GHz. Voorts
zijn er typen voor kleine signalen,
die bij
hogere
frequenties over een optimaal ruisgetal
steeds
beschikken,
terwijl weer andere MESFET's bij wat lagere frequenties
een
middelgroot uitgangsvermogen kunnen leveren <enkele Watt's). De interne structuur van een MESFET is geschetst in Fig. 34. De gatespanning bestuurt de kanaalbreedte in de dunne N-laag en
daarmee de doorgang van de ladingsdragers.
werkfrequentie
De
maximale
van een MESFET is afhankelijk van de
lengte
van het kanaal, die op zijn beurt weer wordt bepaald door de gate-lengte.
Gate
lengten
van
1,
0,5 en 0,2
pm
worden
Hoofdstuk 5
-68-
toegepast voor frequenties van 4,
-
-
-
12 en 20 GHz.
-
--
-~ "'"'" • "9«
"""0.",.•.
0""" ,.t•
......,..., Fig. 34:
Basisstructuur van een GaAs Mesfet [31]
Gallium-Arsenide produkten.
MESFET's
zijn
nog steeds
tamelijk
Een van de 'redenen daarvan is dat het
GaAs nogal wat duurder is dan Silicium, veel moeilijker te verwerken is.
dure
materiaal
maar vooral dat bet
Een van de gevolgen daarvan
is dat de produktie-opbrengst een stuk lager is. De
beweeglijkheid
van de elektronen is 5 maal zo groot
GaAs dan in Silicium.
in
De hoge soortelijke weerstand van het
substraat van GaAs draagt onder andere bij aan het voorkamen van
lekstroom
die
bet
hoogfrequent
gedrag
zou
kunnen
vere'~chteren.
Vooral
in ontvangers hebben de
plaats
van buizen geheel ingenomen;
vermogens
is
afmetingen passieve kunnen kleine
halfgeleiderkomponenten
in zenders van grotere
dat nog niet het geval.
heeft
de
integratie
van
De reductie
van
de
de
met
de
aktieve
componenten van een schakeling bevorderd. vrij
komplexe eenheden
afmetingen,
waarbij
ontstaan de
de
met
passieve
striplijn of microstrip zijn uitgevoerd [32].
Hierblj
betrekkelijk elementen
in
Hoofdstuk 5
-69-
5.2. Theoretische beschouwing
----------------
5.2.1. Gelijkstroom eigenschappen (33] Deze
eigenschappen
zijn
van
belang
termijn
Er zijn daarentegen ook
gelijkstroom
direct verband houden met het
hoogfrequent
gedrag
die
van
de transistor.
Bijvoorbeeld het
c.q.
de
en
parameters
betrouwbaarheid
voor
ruststroom-instelling stabiliteit.
de
primair
lange
rUisgetal
is
afhankelijk van de gelijkstroomversterking. We
zullen nu een aantal gelijkstroom parameters
definieren
en bespreken.
a) De verzadigings-drain stroom Idss Deze
stroom
treedt op bij een Vgs gelijk aan
nul
en
een
gespecificeerde Vds <meestal 3 Volt). b) De transconductantie gm Deze
parameter
conductantie.
is Zij
de wordt
DC-gemeenschappelijke meestal
sourcebij
gedefinieerd
Idss
m
=(~:dS.,
)'lgs
9S
a
o
c) De afknijpspanning Vp Deze
parameter is de gatespanning,
gereduceerd kleine
·is
signaal
transistoren) .
waarbij de
tot een bepaalde waarde
en
5
mA
voor
drainstroom 1
mA
voor
vermogens
Hoo.fdstuk 5
-70-
5.2.2. S-parameters (34,55,56]
------------ ---
Omdat in
we uiteindelijk een transistor willen gaan
gebruiken
de gemeenschappelijke source' schakeling gaan we uit
van
een tweepoort als model van een versterker, zie Fig. 35.
reflectie transmissie
b1 = S1l a1+ SJ2· a2 b2 =S21- a1+ S22· a2 REFLECTIECOEFFICIENT VAN POORT1 (poort2
karakteristiek afgesloten,
Zo )
TRANSMISSIECOEFFICIENT IN VOORWAARTSE RICHTING (poort2
karakteristiek afgesloten,ZO)
TRANSMISSIECOEFFICIENT IN TERUGWAARTSE RICHTING (poort1
karakteristiek afgesloten, Zo )
REFLECTIECOEFFICIENT VAN POORT 2
(poor t1 karak teri stiek afgesloten, Zo ) Fig. 35: Tweepoort met definitie van S-parameters (68]
-71-
Hoofdstuk 5
Het beschrijven van de eigenschappen van deze tweepoort op verschillende manieren gebeuren. vier parameters, en
de
Telkens door middel van
die het verband aangeven tussen de stroman
spanningen aan de ingangs- an de
kunnen
deze
kan
tweepoort
beschrijven
uitgangspoort.
met
z.y,h,g
We
en
f
parameters. Deze kunnen aIle in elkaar omgerekend worden als een stelsel van de vijf bekend is. Het
nadeel van bovengenoemde parameters is echter dat
het
meten ervan aan een van de poorten een kortsluiting
een
open circuit aangebracht moet worden.
werken goed gebied
of
Daar de LNA moet
bij frequenties boven 100 MHz is deze bruikbaar,
voor
methode
omdat een kortsluiting in dit
niet
frequentie-
moeilijk frequentie-onafhankelijk te maken is (heeft
verliezen en gedraagt zich als een spoel). Dit kan problemen geven
bij
gaan
versterkers die bij totale reflectie
oscilleren.
Met
neigen
deze kennis als achtergrond
gekomen tot een nieuw stelsel van parameters:
is
te men
de zogenaamde
verstrooiings- (ook weI S-Cscattering») parameters genoemd. Deze kunnen bepaald worden door een poort karakteristiek
af
te sluiten, hetgeen weI breedbandig gedaan kan worden. De Sparameters
geven
niet rechtstreeks het verband aan
tussen
stromen en spanningen, maar weI tussen de parameters a en b, die evenredig zijn met de wortel uit de
vermogensoverdracht
en als voIgt gedefinieerd zijn Czie Fig. 35): V.+Z.I.
a.
1
1
=
1
1
I Re Z.1 I
2
V. -Z. * V. b.
1
1
=
* :
2
J.
1
I Re Z.1 I
Complex geconjugeerde
'I
~ sf,:j.".,,;f1J Of fJOt:JJfe& i
(.
Ii Z·L
~l:ROOn1
by /,OORt "t,:
fiFinJes/ofeVJ belAS~il1J
op
/,COllt
i
Hoofdstuk 5
Een
-72-
index 1 betekent betrekking hebbend op de
ingang,
een
index 2 betekent betrekking hebbend op de uitgang. De
relatie tussen 21 en S11 is de basis voor de Smith-kaart
transmissielijn berekeningen. Belangrijk is verder dat de Sparameters verhoudingen van spanningen zijn (dus a,b
en
S zijn in het algemeen complex.
Voor
20IogS11). berekeningen
kan men ze het best splitsen in modulus en argument. De
S-parameters
dimensieloze worden,
zijn
niet
eigenschappen
maar
ze
flowdiagrammen.
zijn
geschikt
ook handig voor het
1 Q1
bl
vanwege
en geschiktheid om
Voor een voorbeeld zie Fig.
bs
Fig.
aIleen
gemeten
optekenen
hun te van
36.
b2
Q2
36: Flow diagram
Een knooppunt instraomt
a~
ter
vertegenwoordigt een golf die de plaatse
vertegenwoordigt
van
poort
n.
Een
een golf die de tweepoort
tweepoort
knooppunt
uitstroomt
bn ter
plaatse van poort n. 5.2.3. Stabiliteit Een
belangrijke
beschouwing
bij
het
ontwerpen
van
een
mikrogolf
versterker is er voor te zorgen dat de schakeling
niet
oscilleren.
kan
worden
als
instabiel. hierdoor beschouwen.
of Het
twee
Een
tweepoort
onvcorwaardelijk
kan
stabiel
geklassificeerd of
potentieel
is gewenst om twee typen van afsluiting typen
van
potentiele
Een waarbij de ingangs- en
instabiliteit
en te
uitgangsimpedanties
-73-
Hoofdstuk 5
van het device een positief reeel deal hebben en hierdoor is stabiliteit het
gegarandeerd;
geval
een ander type waarbij dit
niet
hoeft te zijn en waarbij het totale circuit
nog
wel stabiel is. De
instabiliteitscriteria
worden
slechts in
een
bepaald
frequentiegebied bekeken. Het
is
nodig om te weten in
tweepoort
instabiel is.
uitgangsimpedanties
welke
frequentiegebieden
Voor zo'n gebied worden de
vastgesteld
die
het
de
in- en
stabiel
zijn
verzekeren. Om
nu verder uitspraken te doen omtrent stabiliteit is
noodzakelijk drukken
om
de
gegeneraliseerde S-parameters
uit
in gemeten S-parameters met een willekeurige
en belastingsimpedantie.
De nieuwe
het te
bron-
verstrooiingsparameters
worden dan als volgt:
---
5
11
5
5
* ~ = A 1
12
* ~ =
21
* ~ =
5
22
A 1
A 2
* ~ = A 2
[11-r2522)1511-r1 * )+r2512521] [11-r1s11111-r2s221-r1r2s12s21] 5
12
[11-r1511111-r25221-r1r2s12521] 2 S21·[1-l r 2 1] [11-r2s22111-r1s111-r1r2s12521] [11-r151111522-r2 * )+r1512521] [11-r1s11111-r2s221-r1r2512s21]
I 1- r . * I
.
l.=
rl
en
uitgang.
r2
1.
'.2.
2 ·[1-l r 1 1]
met A. = 1. \1-r. I 1.
( 1-l r i
l
2
f
.
/2
Z. -Z. 1.
~
1.
1.
en r. = Z .. +Z. 1.
zijn de reflectie-coefficienten
aan
de
in- en
-74-
Hoofdstuk 5
Beschouwing
van de uitdrukking voor Sll'
Ieert ons dat
het
r2-vIak verdeeld kan worden in twee gebieden te weten: Re(r1»O
1)
en
2) Re(r1){O
De gebieden kunnen gevonden worden door te stellen De
oplossing
'5,,'/ < I
voor r2 wordt gegeven door een cirkel die
de
twee regionen scheidt. Deze cirkel wordt vastgelegd door: Middelpunt:
'P =
Straal: ~ =
met
C2
= s22- A. s " *
Het gebied met een positief reele impedantie wordt als voIgt verkregen: - Als de ingangsimpedantie positief reeel is voor de cirkel omvat de de
cirkel
impedanties, omvat,
dit
een
oorspro~g.
gebied
terwijl
met
als
binnengebied
en
dan is het
binne~gebied
positieve
reele
de cirkel een
r2=O,
de
negatieve
ingangs-
oorsprong reele
van
niet
ingangs-
impedantie betekent. - Als de ingangsimpedantie negatief reeel is voor r2=O,
dan
geldt het omgekeerde. Op
dezelfde
manier
stabiliteitcirkels
vinden
we
in het r1 vlak,
de
resultaten
voor
door overal waar een
staat een 2 in te vullen en omgekeerd.
de 1
-75-
Hoofdstuk 5 De
condities voor een onvoorwaardelijke stabiele
tweepoort
kunnen nu vastgesteld worden: Een
tweepoort
passieve
is
onvoorwaardelijk
belasting- of
stabiel
bronimpedanties
als
bestaan
er
geen
die
het
circuit tot oscillatie kunnen brengen. Dit
is
equivalent
met de eis dat de
twee
instabiliteit-
gebieden buiten de eenheidscirkel van zowel het rl- als
het
r2-vlak moeten liggen als de oorsprong een stabiel punt is. Aan deze voorwaarden is voldaan als geldt:
IR -I 'P
1/ 7 /
J
/
S/J / < I en
/5 ? / < 2
I
De stabiliteit cirkels worden meetstal geplot in de ingangsen
de
uitgangsvlakken,
reeds geplot zijn.
waarop de
constante
winstcirkels
De drie graden van stabiliteit kunnen dan
eenvoudig worden onderscheiden: I
Als
de
stabiliteitcirkels
buiten
de
eenheidscirkel
liggen, dan is de tweepoort onvoorwaardelijk stabiel. II
Als
de
liggen,
stabiliteitcirkels maar
binnen
de
eenheidscirkel
alle impedanties worden zo gekozen dat ze
buiten deze twee gebieden liggen,
en het netwerk
positieve in- en uitgangsimpedantie,
heeft
dan is stabiliteit
gegarandeerd. III Als
rl
of r2 in een instabiliteitgebied
liggen,
dan
moet er voor gezorgd worden dat de bron- en
belastings-
impedanties
regel
een
voldoende
grote positief
deel
hebben om stabiliteit te waarborgen. Voor
zowel
verschillende Fig.
37 [34].
gevallen
A,B,C
ingangs- als
uitgangsvlak
situaties voordoen.
kunnen
zich
6
Deze zijn aangegeven
in
Het gearceerde gedeelte is stabiel. en D geldt K>l en voor de gevallen E
Voor de en
F
geldt K
-76-
Hoofdstuk 5
'f~O .~ A
B
'lB
1~
c
0
'1~
~'
E
F
r: Eenheidscirkel Fig. 37: Zes mogelijke Iiggingen van de instabiliteitcirkel in het uitgangsvlak [34] De aangepaste tweepoort. Indien
aan de ingang en uitgang d!e impedanties aangebracht
worden, zodat geIdt:
1511' I
vermogensoverdracht.
=
1S22' 1
=0
dan is er maximale
f
De oplossingen van deze vergelijkingen
zien er als voIgt uit: l'
r 1
•
[
= C1
r 2 = C2
2 --4-I-c1-,-2-' 8 1 !..'-/"'8--:1 21 C1 1
l'
[
8
2
+V 8 2- 41 C 12 2 2 2 2 21 C2 1
1+/5 1 2 _15 /2_ IAI 2 1 = 11 22 l' C = s11- A' S 22 1 8
J
I
J 8
-it :
COY'J'1ple)( Jecot?~jc.4jeel(de
2 = 1+ls 22
2 1 -ls
C = 5 -A.s 2 22 11
l'
. 11
2 1 -IA,2
Hoofdstuk 5
Vanwege
-77-
de
tekenonzekerheid
zijn
vier
~r
oplossingen
mogelijk.
I~.I.
Als
-..-: ..
>I,dan is het plusteken van toepasssing voor Bi
.)
,a'l~
en minteken voor Bi>O.
(,=~~
Als
hebben
l!c'.I. < I, "'" "::',1
dan
amplitude. ~. De condit ie
2.C..4.&1,2-> I .
K=
1+1~1
gelijke
oplossingen
beide
kan geschreven worden als
K > 1 met:
Co
222 -1 5 11 1 -1 5 22 '
215121.15211
De conditie waaronder een tweepoort aangepast kan worden met een
positieve
reele bron- en belastingsimpedantie
K>l.
K noemt men de stabiliteit-factor.
Als
K>l dan geldt:
1~1~.gRi~2.
II
srz. rtlRr.Jffin ,
-
:: n
SSt ,
+
·I(I
)1
is
dus
teken indien B <0 1
- teken indien B >0 1
K>l is een nodige voorwaarde voor stabiliteit. Een nodige en voldoende voorwaarde voor onvoorwaardeliJke stabiliteit
is:
K>l en Bl>O.
5.2.4. Versterkingcirkels De
meest
gebruikte
vermogenswinst
is
de
zogenaamde
beschikbare vermogenswinst G: Beschikbaar vermogen aan uitgang van het netwerk G
= Beschikbaar vermogen van de bron
-78-
Hoofdstuk 5
We kunnen deze winst schrijven als:
Deze winst is maxi:maal voor een bepaalde r1 en r2. (zie f'~' '1T) Door
r1
te
varieren
en de uitgang
aan
te
passen
voor
maximale winst kunnen de contouren van constante versterking getekend
worden
in
het r2-vlak.
cirkels te zijn [37].
Dexe
contouren
blijken
'1
Door te schrijven G=/S21J'Gi zijn de constante
versterking-
cirkels in het ingangsvlak gegeven door middel van straal R1 en middelpunt Pl. Hiervoor gelden (i=l,2):
1? _ [1-2.KS,,,~, G, + Is~ S2/tGt] I
l.
% 2
+ M.L G,
Voor de cirkels in het uitgangsvlak geldt i=2. Om later vergelijkingen te kunnen maken is er een verricht
bij
APT omtrent de gevoeligheid van
simulatie
de
maximale
versterking afhankelijk van de nauwkeurigheid van de gemeten S-parameters. Het
blijkt
dat
nauwkeurigheid dat
wanneer men de S-parameters kent
met
van 0,1 dB in amplitude en 2 graden in
voor een typische transistor op 10 GHz
de
een fase
verschillen
weI 1 dB in winst kunnen bedragen. Het
is
daarom
noodxaak
nauwkeurigheid te meten. van
met
zo
groat
mogelijke
Hiervoor zal gebruik gemaakt worden
een speciale msatmethode,
zal worden.
een
die in Bijlage 15 beschreven
Hoofdstuk 5
5.2.5.
-79-
Ruiseigenschappen [35]
Terwijl
de S-parameters de stabiliteit,
vermogensaanpassing voldoende
om
transistor
te
een
volledig
ruisfactor
coefficient r1:
F
dus
zij
de niet
zoals
een
ruisparameters
Voor een GaAs-MESFET geldt voor
afhankelijk
I rmin-r1/
zijn
tweepoort
Er zullen
gedefinieerd moeten worden. de
vastleggen
ruisende lineaire
beschrijven.
versterking en
van
de
ingangs-reflectie-
2.
F=Fmin+4No-----------~--------I-~-
(l-lrminl Hierbij
)0(1-1 r1
)
is Fmin de minimale ruisfactor die optreedt bij een
ingangsreflectie-coefficient geldt: Gmin
N=RnoGmin. is
het conduc - tieve deel van als
de
constante
N
Rn is de equivalente ruisweerstand in Ohm.
corresponderend met rmin. verandert
Voor
rmin.
men
in
de
admittantie
Ymin
Rn bepaalt hoe snel de ruisfactor de buurt
van
rmin
de
reflectie-
coefficient r1 verandert. 5.2.6. Ruis-cirkels [36]
-----------
Omdat de
het rUisgetal F van de transistor afhankelijk is
ingangsimpedantie,
constante zijn
in
kan
ruis contouren. het r1-vlak.
ook
hier gezocht
van
worden
naar
Dit blijken eveneens cirkels
Voor een vaste F (groter
dan
te
Fmin)
wordt deze cirkel vastgelegd door zijn middelpunt P en zijn straal R:
v4i2.
rmin Middelpunt p=
(F-Fmin) Met Ni = - - - - - - - (1-1 rmi nl 4N
Straal R=
~
)
+Ni
(1-1 rmint
~i
)
-80-
Hoofdstuk 5
5.2.7. De ruismaat M [37] Een
belangrijke
tweepoorten
(voor
parameter
voor
cascadeschakelingen
wat betreft ruis) is de
ruismaat
van M.
M wordt als volgt gedefinieerd:
t1
F-I -
= G(p-/) (G-I)
I-VG
Hierbij is F het rUisgetal en G de versterking.
Zowel F als
G zijn functies van de ingangsimpedantie. M is afkomstig van Haus en Adler [43),
cascade
van
die bewijzen dat een
twee versterkers het laagste
rUisgetal
heeft
indien degene met de laagste M voorop geplaatst wordt. Bovendien
geeft M+1 aan wat het ruisgetal is van een
met
zeer veel dezelfde versterkers in
Dit
kan van pas komen indien men een indicatie
va or
het
uiteindelijke
cascade
ruisgetal van een
keten
geschakeld. wil
keten
hebben als
men
hiervan een element gerealiseerd heeft [10). Er kan een uitdrukking bepaald worden voor M als functie van r1 [77].
M
II + (rnit1/2.(1 S2,t(l- Jr; I; -(, -{ 522 / ; -{ r; /I.({ sl/I':./~ ri +21<e (f,C
t1 =S"
~22. - 51'1. 5 21
C, =SIt - /j" . 5 2 2.* Een constante M-waarde geeft wederom een cirkel in het vlak.
r1-
Hoofdstuk 5
Als
-81-
men twee versterkers in cascade schakelt wil men
weten hoe ze samen 1ngesteld moeten worden, welke
dat w1l
ingangs-reflectie-coeff1cienten er moeten
graag zeggen
zijn.
wil meestal een 'overall' minimaal ruisgetal hebben.
Men
H1ertoe
wordt de minimale waarde van M bepaald: Mmin [77].
t/t1b'L- 'f1111 Me'
-l1b
l1117i
(l -
--";"""~-rJ-M~------
:>
0
A
L
I(
~ = /'-1- ("'ira/ (~QW1+ Ie.1
2.)
I1b = II + (Wlitl/2. / 52.11 (8 ~ Re ((mit1 c: ) 2
('f~ kMinl\ ~)e - (~~ ~~) 'I.) W'",- 'f ~: (I -I (..
Ne. = /52, ((
'2 =
in ( ))
~
J
5 21 1 + 2.
~
I slll-I~ 2.
Qm f $21 I + 15 21/ v~ =
l~
~
I
I '+ (mini . (Ftn;11 -I )
-82-
Hoofdstuk 5
5.2.8. Gedrag van microstrip [38J -----------~----
Grate
reducties
gerealiseerd
van
de afmetingen zijn
in
het
verleden
door toepassing van IC's in de LF-regionen
en
door toepassing van dunne film technieken in het VHF gebied. In het microgolfgebied wordt de miniaturisering gerealiseerd door
toepassing
microstrip. coaxiale
van GaAs devices'en door het
Microstrip
lijn
door
kan
het
men
gebruik
ontstaan achten
evolutieschema
van
van
uit
Fig.
een
38
te
bekijken.
~
\'.,. @. ,
I
I
. ,
COAXIAL LINE
\ \
t
i
-
--------.-i-i------~
9
\
,
I
;
I
I4ICROSTRIP
Fig. 38: De evolutie van
microst~ip
uit coaxiale lijn [38]
Deze
quasi-coaxiale transmlsslelijn is geschikt
voor
passleve en actieve circuits,
klein.
Daarentegen
moeilljker,
omdat
er
zljn
basis
die betrouwbaar zijn en ontwerptechnleken
meestal geen veranderingen
aangebracht kunnen warden. vanwege
de
als
veel
achteraf
Dit leidt heden ten dage tat CAD
de complexheid van het elektromagnetisch
veld
van
microstrip. Om
het elektrisch veld in en rand de strip te houden maeten
we
een
constante
dielektricum toepassen met een ~
en
weinig
verllezen.
99,5
hoge %
dielectrische al uminl um-oxide
keramiek is zo' n geschikt materlaal (E" =10 en tan
S =lE-04).
-83-
Hoofdstuk 5
Om lage Ohmse verliezen te verkrijgen wordt de stripgeleider verguld.
In Fig.
van
etsings- en
het
39 zijn de verschillende stappen opdamp proces
waarmee
gegeven
aluminumoxide
microstrip gemaakt wordt. R. .i.t (UNa_.j)
/ /
RMist
/
• s.._ote ;-----
I
I...LI
(e_~)
/
u.~"::j a DEVELOP
Xylene
Ac_
DEGREASE
k
~7.,..-I
1
=FIX
CLEAN
." ..J
_... 'tP'
DRY
RINSE
,
HICr strIp
0"
e
I VAPOUR-DEPOSIT NiCr
'=0
m
250"C _k tobleot noporat ion ptont
-T:-:'_:!:~
;,.- •• CURE
.
FILM
I- -- -- -
2~
Geoid (obt.5OO4)
VAPOUR-DEPOSIT GOLD
l;so;
_k
n
I
lobleot noporolion Pl...t
FILM BUILD UP
,(---I----~-~~lri'"
I
15a"t
S
,'Omin.
Heat...
rFf~U
1----:, ~~ RRi ~_ ~o~d !.i~«! ••••••••1
I
LLJ ElectrolytIC gold both
Photo-r.. i.t
APPlY PHOTO-RESIST
~stc...
o
REMOVE RESIST
CI;=~~~;Jl I 1O'C S DRY
10 min..
Heat...
ETCH DOWN GOLD FILM
ETCH OFF UNCOVERED
EXPOSE TO UV
NiCr FILM
qQ.
Hp+,
J 100 stripper
nr~ductieproces
van microstrip [38]
lodine.pOtClllSium Iodide
C«ium-amn"lQr1M'n
nitrot.
Hoofdstuk 5
5.2.9.
Er
-84-
De karakteristieke impedantie van microstriplijnen
[39].---- - - - - - - - - - - - '-' - - - - - - -
wordt
uitgegaan van een transmissielijn die
boven
een
grondplaat bevestigd is volgens Fig. 40. Hiervoor geldt:
Z = o
-v;-: . 1n [d4h] 60
voor h»d
r
Fig.
40: Een ronde geleider boven een aardvlak
Verliezen in microstrip [39] De
verliezen
in microstrip hangen af van
de
geometrische
afmetingen, de dielektrische eigenschappen van het substraat en de geleiders en van de frequentie. Voor een niet-magnetisch dielektrisch substraat zijn er drie typen verliezen, nl: 1) Dielektrische verliezen ,
I
2) Ohmse skin verliezen in de strip en de grondplaat 3) Stralingsverliezen. In
Fig.
functie
41 staat de karakteristieke impedantie gegeven als van
W/H
voor
twee
verschillende
dielektrische
constanten. In
Fig.
42
staat
de effectieve
uitgezet als functie van W/H.
dielektrische
constante
Hoofdstuk 5
-85-
II II
I\..
"
~al
~
I'\.
"
11-
I"
£ra13"' I\..
1'1'
lOll
W
I
-, tr
"\
"- i'..." "-
~ r-.. .....
I I
'""
I
I
345.7.,.1'
3
4
~
~ t"....
5 • 7.'llI"
3
I"~""
4
3
5 • 7 I'WI
0,01
Fig.
r-o; •
5 6 7 .,Iit WfH
10
41:
De karakteristieke impedantie van microstrip [38]
/
£rall
I
7,1
IEr-'
/
V
/
/
/
I 7,2
Ij
!
7,0
1/
/
L.-" ~
V./
I
..... ~
/ V
./
---
34567.'ICI'
0,01
Fig.
42:
V"
w
H]
r----l £r
....- v 3
4
5 6 7. 910'
34567.lr
10
De effectieve diilectrische constante [38]
3
4
S 6 7. '10' WfH
-86-
Hoofdstuk 5 5.3.
Meetmethoden
De
gebruikte meetmethoden om de S-parameters te
en
om
het
ruisgetal
van een
versterker
te
verkrijgen meten
zijn
uitvoerig beschreven in Bijlage 15. 5.4.
Meetresultaten
5.4.1. Calibraties De van De
uiteindelijke
meetnauwkeurigheid hangt voornamelijk
de nauwkeurigheid en de correctheid van de
af
calibratie.
nauwkeurigheid kan men vergroten door de frequentie
bij
calibratie en meting goed aan elkaar gelijk te houden.
Voor
metingen rond 10 GHz is een reproduceerbaarheid binnen 1 MHz vereist. een
Verder doet men er goed aan de apparatuur minstens
uur van te voren aan te zetten voor men gaat
meten
in
verband met het opereren bij bedrijfstemperatuur. Tussen het calibreren
en
het meten moet men niet te veel
tijd
laten
verstrijken wederom in verband met het temperatuursverloop. De
belangrijkste
gemaakt
door
'directivity'.
fouten
de
niet
De
fouten
bij
reflectie-metingen
ideale die
'port-match' hierdoor
worden en
optreden
de zijn
afhankelijk van de gemeten reflectiecoefficient. Dit verbanrl staat getekend in Fig.
43.
Voor
van
het
uitvoeren
een
eenpoort-calibratie
zoals
beschreven in Bijlage 15 zijn nOdig: - 'Sliding Load' <50 Ohm) - Kortsluiting <Short) - Verschoven kortsluiting
de reflectiemeting van deze drie elementen worden
fouttermen
berekend.
De
derde
term
is
de
responsie.
Deze elementen worden ideaal verondersteld.
drie
frequent ieHet
-87-
Hoofdstuk 5
is tevens nodig te weten hoe lang de verschoven kortsluiting precies is.
De 'sliding load'
indien men,
bij aflezing van de reflectie in de Smith-kaart,
het
kan men ideaal veronderstellen
middelpunt van de cirkel neemt,
die ontstaat door
het
schuiven met de load. DIRECTIVITY IN dB
10
20
30
40
RETURN LOSS BEING MEASURED - dB
I
I
I
I
I
1,92
1.37
1,22
1,10
1,06
I 1,03
1,02
SWR BEING MEASURED
Fig.
43:
Foutenlimieten bij reflectiemetingen ten gevolge van de 'directivity' en de poort aanpassing (50]
Het te lijn van is
is noodzakelijk de verliezen in de kortsluitingen klein houden.
Met
nagebob~st.
de verschoven kortsluiting wordt een
open
De lengte moet daarom gelijk zijn aan 1/4
de golflengte in het midden van de frequentieband.
Dit
nodig omdat in de berekening van de foutenelementen
het
vectoriele
verschil
van de reflecties van kortsluiting
verschoven kortsluiting nodig is.
en
-88-
Hoofdstuk 5 Het
referentievlak
is gedefinieerd op de overgang
lucht van een 'APC-7/SMA-male' adapter, zie Fig. 44.
teflonIn (S8]
wordt een beschouwing gegeven over diverse RF connectoren.
;
.•.. ~
.,
··s ..
:~. ~
.
.
--
APC -7/ SMA-male
APC-7/SMA-female
Fig. 44: APC-7'naar SMA' coaxiale adapters (48]
De
te meten versterkers hebben aan in- en
female'
pluggen,
dus
moeten we met
uitgangen
een
'SMA-
'APC-7/SKA-male'
adapter werken. Calibratie 1 Als test is een calibratie verricht te Huizen,
nadat enkele
ijkelementen in Eindhoven (THE-ET) gemeten zijn. Na de calibratie zijn de volgende elementen gemeten: - Wiltron verschoven ('Shielded') open lijn - Wiltron verschoven kortsluiting - Verschoven APC 3,5'kortsluiting (lengte=7,5 mm) Deze laatste kunnen we ook gebruiken om de calibratie mee te verrichten. De resultaten staan in Bijlage 11: Calibratie 1. Het blijkt dat de correctie werkt,
maar:
- de open lijn 'versterkt' gemiddeld 0,4 dB na correctie - na 0,2
correctie dB
lijkt de tweede verschoven kortsluiting
meer verliezen te hebben
dan
kortsluiting ter lengte van 6,65 mm.
de
ijk-verschoven
Hoofdstuk 5
In
-89-
eerste
instantie
duidt
dit
op
,
verliezen
in
,
de
ijkelementen. Na herhaalde metingen in Eindhoven en metingen bij
Hewlett
oorzaak
Packard te Amstelveen bleek dat
kon
liggen
zijn.
aan
het
Later
feit
dat
dit
bleek de werkelijke de
lengte
van
niet
de
oorzaak
te
de
verschoven
kortsluiting niet exact bekend is. Dit introduceert zodanige fouten
in de correctie dat het O-dB-niveau
verschuift
functie
van de plaats in de Smith-kaart.
is
grootst voor een open lijn en bijna
het
als
Deze verschuiving
voor
nul
een
kortsluiting (diagonaal tegenover elkaar in de Smith-kaart). Calibratie 2 Met deze wetenschap is een calibratie verricht met een lijn in plaats van een verschoven kortsluiting op
I
de
I
APC-7 connectoren
de
rechtstreeks
netwerk-analysator.
Als
meetobject
is een kortgesloten stuk luchtlijn genomen.
Het
resultaat
hiervan
is
van
open
eveneens
in
Bijlage
11
gegeven:
Calibratie 2. Nu blijkt de correctie beter te voldoen. Calibratie 3 Om
deze
calibratie
voor
verrichten beschikbaar
zijn.
"Eindhoven".
Er
met
~MA'
moet
Hiertoe zijn
een een
open
lijn
ook
gedefinieerde
zijn twee adapters
te
kunnen
open
lijn
gemeten
twee adapters uitgezocht die in
het
frequentiegebied 8-11,5 GHz binnen 2 graden elektrisch lang
zijn.
gebruik
de
directivity adapter.
even
Neem nu aan dat beide adapters identiek zijn en 'APC-7/SMA female'
kortsluiting I
in
,
adapter om
en open lijn te deen. met
de
,
,
sliding load op
de
ijking
veor
Vervolgens meet men de
'APC-7/SMA
de
male'
Hoofdstuk 5
-90-
Na de calibratie zijn de volgende metingen gedaan: - Wiltron verschoven open lijn - Wiltron verschoven kortsluiting ,
, ,
-
Verschoven kortsluiting APC-3,5 (lengte 6,65 mm)
-
Verschoven kortsluiting APC-3,5 (lengte 7,5 mm)
,
Kortsluiting In
Bijlage
Calibratie 3 staan de
11:
resultaten
van
de
gecorrigeerde metingen vermeld. Gemiddeld
maakt
volledige
reflecties.
match'
van
men
een
fout kleiner
Dit
Om
de
0,2
dB
betekent een effectieve
beter dan 30 dB.
'directivity'.
dan
Dit geldt
precieze
eveneens
fouten te weten
voor 'port-
voor te
de
komen
moet men beschikken over een verificatie set. Tweepoort calibratie Voor
de
calibratie van een tweepoort meting zijn nag
drie
aanvullende metingen noodzakelijk. Er
wordt een doorverbinding gemaakt via een
overgang
,
in
APC
3,5
,
(Wiltron).
Dit
dubbel
stukje
female
heeft
een
elektrische lengte van 22,23 mm (gemeten op THE). Hierna
worden de reflectie en de
laatste
meting
poor·... __1.
Deze
worden. geen poort
is was
het
transmissie
meten van de
beter
dan 60 dB
isolatie en
kan
gemeten.
De
tussen
de
. .}rwaarloosd
Tevens wordt aangenomen dat dit doorverbindingstukje
verliezen heeft en de 'port-match' niet
verandert.
van de transmissie-
Vooral dit laatste is
moeilijk
te
verifieren. Toekomstige geschikte calibratiemethode Indien
men
gecorrigeerde
metingen aan een
tweepoort
wil
verrichten kan men dit het best als voIgt doen: Kies
voor een 'APC-7/SMA-female' adapter op
de
reflectie-
een
'SMA-male'
poort van de test set. Zorg
dat
de
tweepoort aan de ingang
van
-91-
Hoofdstuk 5 connector
voorzien
is
en
aan
de
uitgang
een
'female'
uitvoering. Calibreer en
volgens de "kortsluiting/open lijn/load"
flexibele SMA kabel kan rechtstreeks op
de
de
.methode adapter
aangesloten worden voor het vervolg van de calibratie. Meet
nu 511 en 521.
SMA'
overgang
Bevestig vervolgens een dubbel
aan
de
reflectiepoort
met
'malebekende
eigenschappen. Meet vervolgens S22 en S12. Bij
de correctie moet dan rekening gehouden worden met
het
laatst bevestigde overgangs-stukje. In
de
toekomst
worden
misschien
'sexloze'
connectoren
ontwikkeld zodat we van dit probleem verlost worden. 5.4.2. S-parameter metingen
-------------
De
metingen worden verricht .met de opstelling van Fig.
waarmee
ook
de calibraties van 5.4.1 gedaan
zijn.
45 ,
Hierin
bevinden zich de volgende eenheden: 1) Sweep Oscillator HP 8690B 2) RF Plug in unit HP 8694A 8,0-12,7 GHz 3) Frequentieteller 20 MHz-26,5 GHz 5ystron Donner 6054B 4) Reflection-Transmission Test Unit HP 8743A 5) Harmonic Frequency Convertor HP 8411A 6) Network Analyser HP 8410B 7) Polar Display HP 8414A
CD
~ R
(j)
(5)
@ ~
r)
rv ~
T
DUT
Fig. 45: De netwerkanalysator meetopstelling
0
-92-
Hoofdstuk 5
De
S-parameters worden bepaald aan de hand van
beschreven zijn
in
in Bijlage 15.
Eindhoven
de
methode
Om enige vergelijking te
ook enkele
circuits
hebben en
een
versterker gemeten. De
versterker heeft een elektrisch
gelijkspannings-circuit
zoals opgetekend in Fig. 46.
r..·..·
Microstrip ~
~
Egs
1n
Eds 4V1
100
Fig. 46: Het gelijkspanningscircuit van het prototype LNA
Alle versterkers zijn gemeten bij een drain stroom van 10 mA en een drain-source spanning van 3,0 Volt. Alvorens
aan
een versterker te gaan meten werden
belangrijkste gelijkstrooDrparameters bepaald:
de
twee
Idss en Vp.
De vergelijking van de metingen in Eindhoven en Huizen staat beschreven gemiddeld
in
Bijlage
11.
dan
dat
de
amplitude
niet meer dan 0,3 dB afwijkt en dat de fase
meer dan 5 graden verschilt. verloop
Het blijkt
Wel valt op dat het amplitude-
dat in Eindhoven gemeten is geleidelijker
dat gemeten te Huizen.
niet
Dit duidt op een
iets
verloopt grotere
onnauwkeurigheid van de metingen in Huizen.
Na
deze metingen met overigens de slechtste correctie
zijn de S-parameters bepaald van 5 gemonteerde
No.1
transistoren
in proef-opstellingen. Het betrof de volgende transistoren:
Hoofdstuk 5
-93-
1) Avantek I
AT-I0650-1
2) Avantek I I
AT-10650-1
3) Philips
CFX 14
4) NEC 5) Philips
NE 67383
De
CFX 13
gemeten
gegeven
8-parameters komen goed overeen met de
door
de
fabrikant.
Er
zijn
echter
waarden
ook
enkele
opvallende verschillen: De
8-parameters van de Avantek transistoren verschillen Hierbij
graden ten opzichte van de typische waarden. het
faseverschil
correspondeert
altijd
hetzelfde
met een extra 'lengte'
heeft
Het
teken.
80
teken
bij de fabrikant.
De
terugwaartse transmissie (812) die gemeten is lijkt meer
op
een ander type Avantek transistor nl.
AT-10650-5,
die
een
slechter ruisgetal heeft. De
gemeten
goed
8-parameters van de Philips transistoren
overeen
J.J.M.
met metingen verricht in Eindhoven door
Kwaspen [78].
fabrikant,
komen
behalve
ing.
De waarden lijken goed op die van de 812,
de
die juist rechtsom loopt in de
8mith-kaart als functie van de frequentie. De
8-parameter~
van de gemeten NEC transistor kloppen goed.
Alleen de gemeten 811 is 0,7 dB lager dan typisch
opgegeven
door de fabrikant. De
algemene
indruk
die ontstaat is dat
lengte iets te groot is.
de
correctie
op
De gemeten 8-parameters liggen
te
dicht bij elkaar ten opzichte van de specificaties. veroorzaakt elektrisch
worden gezien
doordat iets
langer
transistor-referentie-vlakken plaats
de
niet
Dit kan
referentie-elementen zijn, precies
of
doordat op
de
juiste
liggen door het scheef lijmen van de transistor
goudlijm.
de
met
Hoofdstuk 5
-94-
5.4.3. Versterking- en stabiliteitcirkels
- - - - - -- - - - - - - - -------
Uit
de
gemeten
S~parameters
berekend worden.
kunnen de
stabiliteit-cirkels
Tevens kunnen de in- en uitgangs-reflectie
coefficient worden bepadld voor maximale versterking. Er is gekozen voor een afregeling van de versterkers op 10,0 GHz
in
verband
met
de
beschikbaarheid
van
microstrip
plaatjes voor deze frequentie. De
versterkers
stubjes
worden afgeregeld met
pincet of een kraspen, plaats gebracht.
kleine
rechthoekige
Deze stubjes worden met
voorzien van een diamantpunt,
een
op hun
Als de juiste positie is vastgesteld worden
zij vastgelijmd met 'leitsilber'. Een
probleem bij het afregelen is dat er
terugwerking
is.
Hierdoor moet de procedure minstens tweemaal herhaald worden am de invloed hiervan te elimineren. In
Bijlage 10 staan voor vijf transistoren de
stabiliteit-
5
transistoren
cirkels
getekend.
Het
blijkt
dat
alle
onvoorwaardelijk stabiel zijn op 10 GHz.
Er hoeven dus geen
problemen verwacht te worden bij het afregelen. Bij de stabiliteitcirkels staan de volgende parameters: a) S-parameters l stabiel) d) GMS : S21/S12
-95-
Hoofdstuk 5
Bij
de
cirkels
vermindering
ten
van
constante
versterking
opztchte van GMAX vermeld in
staat dB
de
waarbij
aangenomen is dat de in- of uitgang aangepast is. Na
het
afregelen
parameters
van
van de versterkers zijn
de gehele versterker
opnieuw
gemeten.
de
S-
Hieruit
is
opnieuw de maximaal haalbare versterking berekend. Tijdens het meten is transistor No. hiervan
dus
5 stuk gegaan. We hebben
niet de maximale versterking
kunnen
bepalen.
Deze transistor heeft volgens de specificaties het slechtste rUisgetal
(F)
van de vijf onderzochte typen. Versterking (dB)
Transistor-versterker
II
I
III
Verschil
AT-10650-1
10,5
11,0
12,3
-1,3
2) Avantek I I : AT-10650-1
10,4
11,5
9,9
+1,6
Avantek I
1)
3) Philips 4) NEC
:
:
CFX 14
8,6
8,9
10,5
-1,0
:
NE 67383
9,7
10,4
10,1
+0,3
Hierbij zijn drie getallen voor de versterking gegeven: I II III
gemeten S21 maximaal haalbaar na afregeling berekend uit gemeten S-parameters
In de laatste kolom is het verschil aangegeven tussen II
en
III.
de
Dit
verschil
moet
nog gecorrigeerd
worden
met
verliezen van de microstrip-plaatjes en de twee connectoren.
Hoofdstuk 5 De
-96-
demping
demping
van twee connectoren op 10 GHz is
0,2
dB.
van een voedingsplaatje is ongeveer 0,2 dB.
De
Totaal
moeten we dan 0,6 dB corrigeren. De verschillen worden dan: Verschil+O,6 (dB) AT-10650-1
-0,7
2) Avantek I I
AT-10650-1
+2,2
3) Philips 4) NEC
CFX 14
-1,0
NE 67383
+0,9
1)
De
Avantek I
gemeten en berekende maximale versterking ligt binnen
dB behalve voor de tweede versterker,
1
waarbij we schijnbaar
2,2 dB meer versterking meten ten opzicht van de theorie. De
berekende waarden voor GMAX (dB) uit typische en gemeten
waarden voor de S-parameters worden hieronder gegeven: Gemeten (Huizen)
Fabrikant Avantek I
AT-10650-1
11,4
12,3
2) Avantek I I 3) Philips
AT-10650-1
11,4
9,9
CFX 14
11,6
10,5
4) NEC
NE 67383
12,0
10,1
1)
Het
valt
op dat de berekende waarden voor
GMAX
gemiddeld
lager zijn dan de waarden van de fabrikant met zo'n 1 dB. Na
de opmerking in paragraaf 5.2.4 over
de
waarmee we de S-parameters moeten kennen, versterking
te kunnen voorspellen,
versch1llen
tussen
verklaren.
de
berekende
nauwkeurigheid
am binnen 1 dB de
kunnen we de en
gemeten
bestaande versterk1ng
Hoofdstuk 5
-97-
5.4.4. Ruismetingen Omdat de metingen en afregelingen omtrent versterking gedaan zijn
op een frequentie van 10,0 GHz leek het zinvol
deze
frequentie ook de ruismetingen te doen.
deed
zich
waren
deze
versterkers TV-Band).
versterking, verkeerde
frequentie.
probleem
beschikbaar men
over
voor het frequentiegebied 10,9-11,7
GHz
<ECS-
versterkers
maar
WeI
op
beschikte
Deze
'geven'
op
10
GHz
nog
men moet dan weI oppassen om niet in
frequentieband
volgende
Het
echter voor dat er geen versterkers
voor
om
ruis
rUis-meetopstelling
te meten. gebouwd:
Hiervoor
Fig.
47.
weI de
is
de
Deze
is
afgeleid van Fig. B15.3. ~oise
OUT
iource
Isolator
Amp!.
Amp!.
BPF
Isolator
Amp!.
BPF
Isolator
~H~H~H~H~H~H~H~H~H~ H~w.~ ~
P346C
l--d
No.3
Avantek AT-106SQ-1 Philips CFX14
No.4
Fig.
f o =10,0 GHz
No.1
fo=10,0 GHz HP8484A
8=700 MHz
t
B=20 MHz HP436A
Elcoma 10,9-11,7 GHz
NEC NE67383
G= 20 dB, F ~ 3,5 dB
47: De praktische ruisgetal meetopstelling op 10,0 GHz
Op de te meten versterker wordt een ruisbron aangesloten. deze
'versterker
onder test' voIgt
een
isolator.
Na
Hierna
komen twee versterkers. Dan voIgt een bandfilter op 10 GHz , , met een grote bandbreedte van 700 KHz. Hierna voIgt wederom een
isolator
en een versterker.
Na deze
trap
voIgt
isolator en het laatste bandfilter op 10 GHz met een
een
'kleine'
bandbreedte van 20 MHz. De
totale
Fig.
48.
nul
is
overdrachtskarakteristiek van de keten staat Hieruit voIgt dat de
buiten
overdracht
is
de dan
overdracht niet gelijk
gewenste doorlaatband echter
doorlaatband op 10 GHz.
Detect
meer dan 30
op dB
10 lager
GHz. dan
in aan De de
Hoofdstuk 5
In
-98-
Bijlage
10
aangegeven
de
" zijn in een
figuur
voor
cirkels van constante ruis
transistor
elke en
versterking.
Hierbij is ook zien wat het rUisgetal moet zijn bij een
50-
Ohm meting en bij afregeling op maximale versterking.
~--------_._--------_._---. -------------] f __..
Amplitude (dB)
t
-,--------------------------------------- -
-
-
-
c
c
•
- - - - - - - - - - - - ••_----- --
I
_
--
'1-._•• __ --- -- - - - .
•
••••
1
I
I f
2S
------------,---------
I
tAmp' ude (dB)
-~--.-----~- ---------~---------. 15
---_.----
~~--------------
-~~
---------------1 ~I
f (GHz)
~·a.-..~....·--...----:~~.. -------::--.!llt------..=---;;::~-------{ ~
~
~
~
Fig. 48: De amplitude overdrachtskarakteristiek van de ruisketen
~
Hoofdstuk 5 Van
-99-
elke versterkertrap is het rUisgetal in drie
situaties
gemeten te weten: 1) Afregeling op maximale versterking 2)
Ingang 50 Ohm,
uitgang
aangepa~t
op maximale versterking
3) Afregeling op minimaal ruisgetal Resultaten:
(frequentie=10,0 GHz,
Id=10,0 mA en Vds=3,O V)
Alle waarden in dB (zowel versterking Gals ruisgetal F).
1)
2)
3)
4)
Avantek I
Avantek II
Philips
NEC
AT-10650-1
AT-10650-1
CFX 14
HE 67383
F=2,91
F=2,85
F=4,85
F=2,95
G=7,00
G=7,30
G=3,21
G=7,19
F=2,65
F=2,98
F=2,97
F=3,87
G=10,5
G=10,4
G=8,60
G=9,70
F=2,05
F=2,65
F=2,85
F=2,40
G=9,26
G=9,13
G=7,80
G=9,08
F=1,7-2,1
F=1,7-2,1
F=2,2-2,5
F=1,1-1,3
G=9,5
G=9,5
G=10,0
G=10,7
2) 50 Ohm
3) Min.
1) Max. De
Gain
ruis
4) Fabrikant
gegevens van de fabrikant voor de transistoren staan
Bijlage 8 vermeld.
in
De ruisgetal-metingen zijn inclusief 0,3
dB aan connector- en substraat-verliezen.
Hoofdstuk 5 De
-100-
eerste
Avantek
specificatie. vallen 2,55
net
De
transistor tweede
voldoet
duidelijk
Avantek en de Philips
De transistor van NEG valt
de
transistor
buiten de specificatie (2,35 tegen 2,10
tegen 2,50 dB).
aan dB
en
dUidelijk
buiten de specificatie. Met
deze
trappen
kunnen versterkers
gemaakt
worden
van
F
respectievelijk: Avantek I
2,26 dB
Avantek II
2,92 dB
Philips
3,25 dB
NEG
2,65 dB ;~
Dit is berekend door M(ruismaat)+l te bepalen van een trap. Omdat
de
NEG transistor de beste
omdat
juist hier de verschillen zo groot zijn is deze test-
opstelling nader onderzocht. gedemonteerd Fig. 50.
specificaties
f
onderzocht,
meting is geschied met behulp van de
opstelling van Fig.
-
en
Hiertoe is het ingangs-circuit
en is het plaatje op demping
Deze
heeft
zie meet-
49.
G
"v
(2)
r-
det
I~
Probe
DUT
Plotter
~
I
I I I I Detector r- ..... 0 + @ Probe f3~~ I Fig. 49: Blokschema van de coaxiale scalaire meetopstelling
Hoofdstuk 5
-101-
Hierbij zijn de genummerde apparaten: 1) Frequentieteller 20 MHz-26,5 GHz 8ystron Donner 6054B 2) Wiltron Programmeerbare 8weepgenerator 2-20 GHz Mod. 6638 3) Wiltron 8WR Autotester Model 97850 100 MHz-18 GHz 4) Detector Hewlett Packard HP 8473 C 5) Display Pacific Measurements (incl. Log. ampl./memory) 6) X-Y schrijver Hewlett Packard HP 7035B
o
! l;-~ -
.
_-
... ...
--
~
0,6
! I
jrfJ
fiJI
j .,.., \'.. .. _- .. j.,
I :::~.
--~ II I
v
~
~ ...... ~
I
I
f7ci
,
\
~"'"'
"'"'-
~
J
R
I
.
I
-+.. . -'-:v"
...J
I
0,5 I -
I
1 !!
" ~ ~.... ~, ... ~~ ~,~<
1
"-
7
.
I
! I!I Jfledie I I (dB) I ._
1
... I'--=---'-'-L~_ ~[ll --1------ .....I " j ... - ......-
I
0,4
!
,- [] I
.--+~ ---- .. ,-:- t--__ 0,2 0,3
! ~ inch ~~ ;"ch I I nO. 36a5~ I I
(dB)
, \
\
,-'
~
,I
i
<me t
~
cg""
I
I'
I
I
i
! f
I jl(fIFJfl~~O _. !lee < Zo."a'~ fum met- 9'~
M
• f (6Hz)
Fig. 50: Demping en reflectieverlies van microstrip voedingscircuit in testhouder Het
blijkt dat het verdachte substraat iets meer dempt
het referentie-substraat,
WeI blijkt dat het lijmen van
de transistor ook demping geeft. (01 os
dB)
Hierna
gemonteerd
is
versterker
een
nieuwe
opnieuw
dan
maar dit kan niet de oorzaak zijn
van het verschil in ruisgetal.
transistor
afgeregeld
voor
minimale
en
is
de
ruis.
Het
Dit is een verbetering van
0,17
resultaat hiervan was: F=
2,23 dB en G= 8,96 dB.
dB in ruisgetal,
maar de transistor voldoet nog steeds niet
aan zijn specificaties.
30
!
I,
jkflllRfje Nee Zmdb2 .Ii""
20
I
\~ ~! K~~,
!
10
~..fi#'
......~
~I
fj)!
9,0
/
~
o
40
50
60 11,0
Hoofdstuk 6 6.
-102-
De downconversie en de decodeerapparatuur [11,12,13]
6.1. De downconversie In Fig. 51 is een eenvoudige opzet van een mogelijke menging gegeven.
Achter
de
versterker.
Hier
geschakeld
worden.
SHF
signalen
versterking een
antenne
tussen
bui ten
bevindt
zich
kan eventueel
de
een
lage
ruis
ontvangfilter
Dit filter dient dan om instraling de ontvang - band
te
wordt het gemoduleerde signaal
mengtrap via een spiegelfilter.
van
elimineren.
Na
toegevoerd
aan
Dit filter dient
voor
onderdrukking van ruis door de versterker geproduceerd op de spiegelfrequentie en voor 'image rejection'. Er
kan
MHz, geval
directe menging plaatsvinden naar
bijvoorbeeld
maar ook via een tweede middenfrequentie. spreken we van enkelvoudige menging.
In
70
In het eerste het
tweede
geval worden de punten A en B aan elkaar geknoopt en spreken we van tweevoudige menging.
C>
C>
C>
c
Fig. 51: De downconversie van het SHF signaal
A
Hoofdstuk 6
-103-
De transponderkeuze geschiedt met de lokale oscillator. Daar de
datatransmissie
via smalbandige SCPC kanalen
van
nx64
kbit/s plaatsvindt, moet deze lokale oscillator zeer stabiel zijn. Zijn frequentie zal dus afgeleid moeten worden van een zeer stabiele referentie oscillator. Het
verkregen middenfrequent signaal na de menging wordt op
voldoende
hiveau
gebracht
voor
het
demoduleren.
De
bandbreedte
van de middenfrequent filters en versterkers is
afhankelijk
van
middenfrequent Hierin
enkele of dubbele gedeelte
wordt
het
bevindt zich de
signaal
terugwinning gedemoduleerd. wordt
het
conversie.
met
Achter
het
SCPC
apparatuur.
van
draaggolf-
behulp
Met behulp van klok-regeneratie
datasignaal teruggewonnen.
In
deze
apparatuur
wordt tevens de kanaalkeuze verzorgd.
De
opzet
groot
van een eenvoudig ontvangstation wordt
gedeelte
dubbele
bepaald
conversie.
door de
keuze
tussen
voor
een
enkele
of
De minimale bandbreedte van de
filters
wordt bepaald door de transponder bandbreedte. Deze bedraagt meestal
72,
36 of 18 MHz,
waarbij een duidelijke
tendens
zichtbaar wordt voor een keuze van 18 MHz. Het
RF filter kan door de lage MF van 70 MHz niet de gehele
frequentieband" van 250 MHz bevatten. Een hoge KF maakt het RF filter gemakkelijker,
maar het
KF
filter moeilijker. Om
deze
conversie tussen zodanig
tegenstelling toegepast.
te
Hierbij
vermijden
wordt
de
dubbele
wordt een tweede MF
de oorspronkelijke MF2 en de RF in. dat
nu
moeilijkheidsgraad van
verdeeld wordt over de frequenties.
de
Deze
gekozen keuze
filters
is
beter
Een gunstige keuze voor
MFl bedraagt de wortel uit het produkt van MF2 en RF.
In het
geval van RF=12 GHz en MF2=70 MHz komt MFl uit op 1 GHz.
Hoofdstuk 6
Het
-104-
is duidelijk dat hierdoor de spiegeldemping voor het RF
filter
eenvoudiger te bereiken is.
frequentie filter
afstand
geschikt
In deze
spiegel kan
het
gemaakt worden voor de gehele RF band
van
12,50 tot 12,75 GHz.
immers 2 GHz.
Nu bedraagt de opzet
Het NFl filter op 1 GHz moet dan dienen
voor de spiegelonderdrukking op een afstand van 140 MHz.
De
dichtbij selectiviteit wordt bepaald door het MF2 filter
op
70 MHz. Het
voordeel
van deze opzet is dat bij verandering van
de
transponderfrequentie nooit een nieuw filter geplaatst hoeft te worden. is
Het nadeel van dit concept met dubbele conversie
de grot ere complexiteit.
zoals
Men heeft meer circuits
een 1 GHz versterker,
tweede
oscillator.
De
eenvoudiger van opzet. zijn
filter,
een mengtrap
toegepaste
filters
nodig
en
zijn
een
echter
De tweede lokale oscillator kan door
10 maal lagere frequentie ook eenvoudiger voldoen
aan
de strenge eisen voor faseruis en stabiliteit. 6.3.
De lokale oscillator [11,81J
De belangrijkste eis die aan oscillatoren voor grondstations wordt
gesteld
worden
betreft de frequentiestabiliteit.
opgesplitst
in
de
lange
termijn
Deze
kan
frequentie
stabiliteit, die het verloop bepaalt over een lange tijd,
en
een korte termijn stabiliteit die het faseruis gedrag van de oscillator weergeeft. De
lange
termijn stabiliteit
datacommunicatie gebruik
van
zal
altijd
eis voor grondstations zodanig zwaar
een kristaloscillator
als
zijn
dat
voor het
fr.equentiebepalend
element noodzakelijk is. De korte termijn stabiliteit
eis bepaalt de eis waaraan
faseruis van de oscillator moet voldoen. nodig
zijn
om
de
de
Ook de circuits die
kristaloscillator- frequentie
naar
de
gewenste uitgangsfrequentie te brengen moeten in beschouwing worden
genomen,
faseruis.
voor
wat
betreft
hun
bijdrage
tot
de
Hoofdstuk 6
Andere
-105-
belangrijke overwegingen die bij het ontwerp van
lokale
oscillator
mogelijkheid
tot
betrokken verstemming
moeten en
de
worden
de
zijn
de
onderdrukkking
van
ongewenste harmonischen. In
[11]
lokale
wordt
besproken wat de beste opzet
oscillator
conclusie
voor
een enkel
ontvang
die dit rapport geeft is dat voor
grondstation
er
naar
gestreefd moet worden
is
voor
een
- station. een een
De
eenvoudig deellus-
systeem toe te passen. Hierbij verdient'een 6 GHz oscillator met verdubbelaar de voorkeur. De
faselus
is
uitgerust
met
een
frequentiedeler.
Het
blokschema van deze Ius 'is gegeven in Fig. 52.
.....,..
Phase Discr:
Indoor
Outdoor
X-tal
ese.
Divider
vee ~.. 12GHz
CJ
LPF Fig. 52: Blokschema van de lokale oscillator
Opzet van de lokale oscillator: In Fig. 52 kunnen de volgende delen worden onderscheiden: Een faselus bestaande uit: -Een hoofdoscillator op 6 GHz met een reactantieschakeling -Een frequentiedeler dunne
film
bestaande uit samengestelde delers
technologie
of parametrische delers
voor
hogere frequenties en Ie's voor de lagere frequenties
op de
-106-
Hoofdstuk 6
-Een discriminator uitgevoerd als IC -Een lusfilter voor spurious onderdrukking -Een scheidingselement tussen VCO en verdubbelaar
bestaande
uit een transistortrap of een microstrip-circulator -Een kristal oscillator Faseruis: [11] is gegeven dat bij QPSK modulatie en
In
een
BER=lE-4
een degradatie optreedt van 0,5 dB bij een fasejitter van 5· van de oscillator. De bandbreedte waarbinnen deze fasejitter optreedt fasejitter
is is
110
kHz.
Hz-16
gegeven
in
Fig.
Een 53
voorbeeld [11]
en
voor
kan
deze worden
als de streefspecificatie van de faseruis van de oscillator. Er treedt dan een marge op van 10 dB ten een BER=lE-4 opzichte van een degradatie van 0,5 dB bij beschouwd
[8U.
-:::c1 N
.........
u
-CD
"'0
IUHZ
101lll%
1kHZ
10kHz
Carrier Offset Frequency
lOOlcJtz
11tlz
..
Fig. 53: Ret faseruis spectrum van een Elcoma oscillator [11]
-107-
Hoofdstuk 6
Lange termijn stabiliteit: Voor
de
lange
duur
stabiliteit
temperatuur-stabiliteit
en
zijn
bepaald
stabiliteit oscillator zijn,
door
zal of
een
het
belang
de oUdering over 7
instabiliteitsgrens mag 2E-6 bedragen. worden
van
f
f
kristal.
temperatuur
een ovengeregelde
jaar.
Deze
Beide instabiliteiten Voor
de
temperatuur-
gecompenseerde
kristal-
kristal-oscillator
waarbij deze laatste in het algemeen beter is.
oudering- is het verschil nagenoeg nul.
nodig Voor de
Hier zal eenmaal per
jaar een bijregeling noodzakelijk zijn. niet mogelijk,
de
Is deze bijregeling
dan zal een zeer stabiele kristal-oscillator
nodig zijn op circa 5 MHz.
Deze oscillatoren hebben over het
algemeen een slechte faseruis,
zodat filtering noodzakelijk
zal zijn. Spurious frequenties: De toelaatbare spurious frequenties hangen nauw samen met de frequentiekeuzen ontvanger.
De
van oscillator en middenfrequentie lokale
in
de
oscillator zal gemoduleerd zijn
spurious van n maal de referentiefrequentie.
met
Uit C11l voIgt
dat bij toepassing van een antenne met een diameter van 1 het
ingangsvermogen bij de LNA circa -95 dBm bedraagt.
oscillator-vermogen bedraagt +5 dBm. met
een
-21 dBm.
Het
Bij een balansmengtrap
balancering van 26 dB bedraagt
ingangssignaal
m
dan
het
spurious
Bij een versterking van de LNA van
19 dB zal dan de spurious onderdrukking in de oscillator bij een
vereiste
bedragen. outdoor' op betekent
C/I=20
In
verband
dB
circa
met de scheiding
middenfrequent basis dit
een
~5-19-21+2~75
grote
en
dB
~,
tussen
moeten
indoor
,
en
referentie-frequentie
ontkoppeling
tussen
middenfrequentie (70 MHz) en de referentie-frequentie.
de
Hoofdstuk 6
-108-
6.4.
De decodeerapparatuur
Als
SCPC decodeer apparatuur kan gebruik gemaakt worden van
de bestaande RS600 apparatuur zoals ontwikkeld bij APT [67). Een blokschema hiervan staat gegeven in Fig.
.
S.~"Qtl'''9
54.
o,rs .tt:.
do rc
Fig.
54: Blokschema van de RS600 SCPC decodeer-apparatuur [67)
r---" I
Hoofdstuk 7
-109-
7. Conclusies en aanbevelingen 7.1. Conclusies Ten
aanzien
van
de antenne
kan
het
volgende
vermeld
worden: Het systeem is gereed om op het dak opgesteld te worden. De
belichter is geschikt voor zowel zenden als
(14,0 - De
ontvangen
en 12,5 GHz).
verwachte gain van het totale systeem bij 12,5 GHz
52,2
dB.
point'
Ten
0pzichte van een eerder
is
ontworpen
'focal
systeem heeft geen degradatie van de winst
plaats
gevonden (theoretisch). Het
antenne-rendement is minder dan 50%,
genoemd
mag
worden.
Dit
wordt
hetgeen
voor
een
slecht
groot
deel
veroorzaakt door de grote rms oppervlaktfout van 1,10 mm. - De
demping achter de belichter tot aan de versterker
zal
ongeveer 0,6 dB bedragen op 12,5 GHz. - De
eisen
circuit
voor eenvoudige (de-)montage van
en
belichter
het hebben
klein houden van de er
toe geleid,
het
golfpijp
afmetingen
dat de
van
belichter
de een
aanzienlijk stuk in de parabool steekt.
Dit kan problemen
geven
in verband met de windbelasting.
Tevens heeft
ertoe
geleid
belichter
dat er extra demping tussen de
gelntroduceerd
is
van
0,25
dB
LNA
dit
en
door
de
ronde
golfpijp ter lengte van 1,20 m. - Bij
het
groeven
ontwerp in
brengen zijn,
de
van
de belichter is
gebleken
dat
de
hals van de hoorn zeer
moeilijk
aan
te
omdat zij juist hier het diepst moeten zijn.
De
kruispolarisatie van de belichter is beter dan 39 dB.
De
vervaardigde
subreflector
weegt 17
kilo
(inclusief
bevestigings-as). Of dit een te zware belasting vormt voor de ophanging zal nagegaan moeten worden. -
In
verband met bestaande golfpijp componenten
wordt
men
vaak beperkt in het ontwerp van nieuwe componenten door de bestaande afmetingen.
Hoofdstuk 7 Een
-110-
bestaand
budgetten
rekenprogramma
voor
[7]
ter
berekening
satellietcommunicatie is
van
aangepast,
zie
bijlage 13: programma SATLNK. Ten aanzien van het ontwerp en de realisatie van de LNA kan het volgende vermeld worden: - De formules bij het werken in de Smith-kaart (versterkingcirkels
etc.)
fatsoenlijk trouwens
zijn
op
in
vrij
uitgebreid
een computer uit
en
te
daarom
voeren.
het algemeen voor ontwerpen
aIleen
Dit
van
geldt
microstrip
circuits.
-
Bij
het
ontwerp
belangrijke
van
een
parameter.
LNA Men
instelling voor minimale M. zeer
dicht
in
is
de
moet
ruismaat
M
naar
streven
een een
In praktijk blijkt deze echter
de buurt van
minimale
te
ruis
liggen,
vanwege de hoge versterking. Het is gebleken dat een kleine fout in de S-parameters een grote afwijking in de verwachte versterking kan geven. Bij een simulatie graden
geeft een fout van 0,1 dB in amplitude en 2
in de fase een onzekerheid van 0,5 tot 1 dB in
de
verwachte maximale versterking. - Bij
het
bepalen
van de S-parameters is een
nauwkeurigheid vereist. metingen
zeer
grote
Het is daarom noodzakelijk om
de
verricht met conventionele netwerkanalysators te
corrigeren op meetfouten, of de metingen te verrichten met een
geavanceerde
netwerkanalysator zoals de
HP8510
van
Hewlett Packard. Bij het calibreren en corrigeren blijkt een lengtefout
in
een
de
calibratie-element
gecorrigeerde
een
amplitudefout
S-parameters te geven,
in
die afhangt van
de
positie in de Smith-kaart: - De beste resultaten bereikt men met een open/kortsluiting/ load calibratie. De goed
gemeten
S-parameters van de GaAs
transistoren
overeen met de door de fabrikant opgegeven
behalve
voor
de transistoren van
Avantek,
komen
waarden,
waarbij
een
link-
Hoofdstuk 7
-111-
faseverschil
optreedt
van
80·
voor
alle
vier
de
S-
parameters. - Bij het verrichten van rUismetingen aan LNA's kan men door drie
verhoudingsmetingen het rUisgetal en de
versterking
berekenen. - Bij
de
rUismetingen
moet
men
rekening
houden
met
reflecties en de juiste omgevingstemperatuur. - Er
is
een programma geschreven voor het
metingen
aan
eenpoorten
(reflectie),
corrigeren zie
van
bijlage
13:
corrigeren
van
programma 1POORT. - Er
is
een programma geschreven voor het
metingen aan tweepoorten (reflectie en
transmissie),
zie
bijlage 13: programma 2POORT. Er
is een programma geschreven voor de berekening van
parameters aan
van een GaAs transistor in een
de hand van metingen aan enkele
S-
testopstelling
referentie-el~menten,
zie bijlage 13: programma TMTRIX. Er
is
een
programma
geschreven om
de
ruiscirkels
te
plotten aan de hand van de rUisgegevens van de transistor, zie bijlage 13: programma NSCIRK. Er
is
een
berekenen
programma geschreven
om
de
ruiscirkels
uit vier onafhankelijke metingen van
te
ruisgetal
en bijbehorende .ingangsreflectie-coefficient van een
GaAs
transistor, zie bijlage 13: programma RUIS. - Er
is
een
programma geschreven om
uit
de
gemeten
S-
parameters van een GaAs transistor de maximale versterking te
berekenen,
plotten
en
de stabiliteitscirkels te berekenen en
om
de
versterkingcirkels
te
plotten,
te zie
bijlage 13: programma GNCIRK. - Er
is
een
minimale
programma geschreven ter
ruismaat
coefficient
en de bijbehorende
uit de S-parameters en de
berekening
van
de
ingangs-reflectierUis-gegevens
van
een GaAs transistor, zie bijlage 13: programma M-MIN. Er
is een versterkertrap gerealiseerd op 10,0 GHz met een
ruisgetal van 2,05 dB en een versterking van 9,26 dB. - GaAs transistoren zijn gevoelig voor statische lading. Dit feit
bemoeilijkt
het
meten
en het
afregelen
van
een
-112-
Hoofdstuk 7 versterkertrap. - De
gemeten NEe transistoren van het type NE67383
voldoen
niet aan hun specificaties wat betreft ruiseigenschappen. - Voor
een versterking van 20 dB op 12,5 GHz zijn
minimaal
drie transistoren nodig. Ten aanzien van de downconversie van het SHF signaal kan het volgende vermeld worden: - Een
dubbele conversie vergt meer componenten,
maar maakt
een zeer flexibel systeem mogelijk. - Aan de locale oscillator worden strenge eisen gesteld voor wat betreft de faseruis. lokale
oscillator
bandbreedte
Men kan dit vergelijken met
voor satelliet televisie,
ongeveer 300 maal grater is,
waarbij
en dus
oak
een de de
eisen gesteld aan de faseruis een stuk lager liggen. - Vaor de opzet van een lokale oscillator voor een eenvoudig enkel
ontvang-grondstation
kan men het best uitgaan
van
een deellus systeem. Hierbij verdient een 6 GHz oscillator met verdubbelaar de voorkeur.
Hoofdstuk 7
-113-
7.2. Aanbevelingen Als
aanbevelingen
bij
het
ontwerp
van
een
Cassegrain
antenne-systeem kunnen genoemd worden: - Bij het ontwerp van de belichter meet men zich niet leiden
door
de
beschikbare opening in de
wand
laten van
de
hoofdreflector. - Het
aanbrengen
vereenvoudigd
van de groeven in de conische worden
hoorn
kan
van
een
door de hoorn tevoorzien
conische sectie in de hals. De
gerealiseerde
worden
door
zware subreflector kan lichter
deze
aan de achterzijde uit
te
gemaakt
frezen
of
te draaien. - Bij het opstellen van het antenne-systeem kan men het best eerst
de
hoofdas
vastleggen
door
het
spannen
van
kruisdraden. Vervolgens meeten de subreflector en de hoorn op
de
juiste afstand gemonteerd worden.
optimalisering
plaatsvinden
waarbij
Hierna kan men
een
zowel
de
subreflector als de belichter in plaats kan varieren. - Het
meten van de antennewinst kan geschieden
met
behulp
van een standaard gain hoorn, zoals beschreven in [10]. - Het
verminderen van de demping tussen de belichter en -de
LNA kan geschieden door in plaats van de ronde golfpijp en de
diplexer een taper naar M-band golfpijp te
gebruiken.
Dit scheelt waarschijnlijk 0,4 dB. Het grondstation is dan slechts
geschikt voor het ontvangen van
een
polarisatie
tegelijkertijd. Dit zal evenwel geen probleem zijn. De
aanschaf
netwerk binnen met
van
de
analysator
tijd-domein optie maakt het
uit de voeren,
behulp van "
I
mogelijk
voor
HP8510
antenne-metingen
door de eliminatie van
gating"
de
reflecties
De nauwkeurigheid
van
deze
methode zal nagegaan kunnen worden. - Het verdient aanbeveling een vergelijking te maken de
berekende
en
de gemeten stralingsdiagrammen
conische gegroefde hoorn.
tussen van
de
-114-
Hoofdstuk 7
Bij het ontwikkelen van een lage-ruis-versterker voor de Kuband kan het volgende aanbevolen worden: - Het
meet- en
afregel-proces
geautomatiseerd moeten worden. transistoren
zal
zoveel
mogelijk
Voor de metingen aan
GaAs
en de hiermee opgebouwde versterkers kan het
best gebruik gemaakt worden van een gecombineerde
Ruis/S-
parameter meetopstelling zoals gegeven in Fig. 55.
Hiermee
is het onder andere mogelijk direct M-cirkels te plotten. - Een
versterker
twee
in
sexe
zal het best uitgerust kunnen worden
met
verschillende
in-
respectievelijk
de
connectoren
uitgang.
Dit
aan
de
vergemakkelijkt
de
calibratie-procedure en de bepaling van het ruisgetal
van
een versterkertrap. - De
berekening
doen
het
nauwkeurigst
aan de hand van uitsluitend reflectie-coefficienten.
Daar
de
ruisfactor
uitgedrukt mee
van de ruismaat kan men
te
voor
een
GaAs
vaak
transistor
is in admittanties ligt het voor de hand
nemen
omrekening
in de uitdrukking
voor
de
deze
ruismaat.
van reflectie-coefficienten naar
admittanties
introduceert hier evenwel een rekenonnauwkeurigheid. kan
geelimineerd
minimale
worden
ruismaat
te
door een
uitdrukking
gebruiken
De
waarin
Deze
voor
de
uitsluitend
reflectie-coefficienten voorkomen, zoals gegeven in (77] . . .. -. .... "-' .-- -. --f-- --._. -'-- - - - - - - -
@ t
Noise Source
-
/'
-~_
,fo-
p'n I - Switches Progr. Stub-Tuner
, I
--....... r--
f-~~
01 : --l
1
I
I
I
-.-----. - ..--- - --
I
[>
I
r+, I
[>
I I
OUT J
!
....
C><
l-
~
S- Par: Test-Set T
~~
Network Analyzer
{r-
Personal Computer
PrinterPlotter
{r
0
'n terface - Bus
Fig. 55: Blokschema van een automatische gecombineerde S-parameter/Ruis meetopstelling
Q
~~ Meter
1
Progr. Synthesizer
I-
:l>
Literatuurlijst (1)
-115-
Telescope PTT lanceert Multisat: de countdown is begonnen Derde jaargang, No.
[2]
4 Dec 1984 pp.
10-12
Telescope Vergaderen in de ruimte Vierde jaargang, No.
(3)
1 Apr 1985 p.
11
Essers, P. Achtergronden en ontwikkelingen van Satelliet Communicatie systemen voor zakelijke toepassingen Tijdschrift van het NERG, Deel 48, No.4, pp.
(4)
1983
143-149
Gerritse, E. Systeemaspecten van een digitale communicatieverbinding via de Orbital Test Satelliet
(5)
Eutelsat Telecom I Multiservice System Specification Interim Eutelsat ECS Council Twenty Third Meeting 20-24 September 1982
(6)
Intelsat Earth Station Standards
(7)
Issue Date 1 July 1985
Deguelle, V.H.G. Transmissie experimenten via de OTS satelliet tussen de T.H. Eindhoven en P.T. I. Afstudeerverslag T.H.E. Februari 1985
Huizen <EC)
-116-
Literatuurlijst [8] Essers.
P.
Direktoraat Radiozaken der Nederlandse PTT Private Communications Oktober 1985 (9) Ballemans, M.M.W. Satelliet Televisie ontvangst via de Europese Communicatie Satelliet <ECS) Stageverslag THE <EC) Oktober 1984 (10) Hensen. A.J.A.M. Een vooronderzoek naar de mogelijkheden om de kwaliteitsfactor van een ontvangend grondstation voor data-verkeer over de ECS- en Intelsat-satellieten te maximaliseren Afstudeerverslag THE <EC) September 1985 (11) Heijningen.
P.H. van
Meiling. G. en Noordanus. J. "Enkel Ontvangst"
12 GHz voor zakelijk gebruik NIVR Ruimte Technologie Programma
-117-
Liter~tuurlijst
[14] Harris, R.A. The Apollo Test bed for document delivery A description of Satellite Transmission Aspects Communication Satellites Department [153 Docdata NLR Memorandum IE-83-038 L Concept voorstel voor een experiment met elektronische toelevering van document en per satelliet Nationaal Lucht en Ruimtevaart Laboratorium 14 sept 1983 -[163 The Apollo Concept; Electronic document delivery by satellite A joint report by the Apollo Working Group ESA-SP-1048 , EUR-8589 EW, April 1983 [17] Dijk,
J.
Verlijsdonk, A.P. en Arnbak, J.C.
Digital Transmission Experiments with the Orbital Test Satellite Einhoven University of Technology Research Report 84-e-144 Department of Electrical Engineering Oktober 1984 [183 Andrew Corporation Bulletin 37327 Instructions Manual for the Andrew ESA 5-46 4,5 m earth station antenna [193 Andrew Antenna Systems Catalog No. 30 p.
12
[203 The Philips Satellite Communications Earth Station Hilversum, The Netherlands PTI Internal Report TDS 3017-76
-118-
Literatuurlijst [21] Hoof, H.A.J.M.
van
Berekeningen aan Cassegrain-antennes Afstudeerverslag THE December 1969 Groep Radiosystemen
Ir. van Dijl)
[22] Westcott, B.S. Faculty of Mathematical Studies University of Southampton, England Research Studies Press Ltd. Letchworth Hertfordshire, England 1983 [23] Dijk, J.
Jeuken, M.
en Maanders, E.J.
Blocking and Diffraction in Cassegrain Antenna Systems De Ingenieur No. 27, 5 juli 1968 Technisch Wetenschappelijk Onderzoek 7, pp. 79-91 [24] Cosijn, A.J.M. Het ontwerpen van een Cassegrain-antenne met behulp van een "Corrugated Horn" Afstudeerverslag THE (ECC) Februari 1972 [25] Thomas, Bruce MacA Design of Corrugated Conical Horns Transactions on Antennas and Propagation Vol. 26 No. 2 March 1978, pp. 367-372 [26] Casper, A.C.A. Ontwerp van een gegroefde conische hoorn voor drie verschillende frequentiebanden voor het 8 meter Gregorian THE antennesysteem Stageverslag THE <EC) Mei 1985
Literatuurlijst
-119-
(27) James, G. L. Analysis of radiation pattern and G/Ta for Shaped Dual Ref lector Antennas IEEE Proceedings Vol.
127 Pt. H. No.1
Februari 1980, pp. 52-60 (28) Hannan, P.W. Microwave Antennas derived from the Cassegrain Telescope Transactions IRE on AP-9 No. 2 pp. 140-153 Karch 1961 (29] Jansen, J.K.M.
Jeuken, M.E.J. and
Lambrechtse, C.W.
The Scalar Feed TH Report 70-E-12 Technische Hogeschool Eindhoven,
1971
( 30] Dragone, C. Reflection, Transmission and Mode Conversion in a Corrugated Feed pp. 835-867 Characteristics of a broadband microwave corrugated feed; A Comparison between Theory and Experiment pp. 869-888 The Bell System Technical Journal 1977, Vol. 56, No.6 (31] Dance, B. Microgolf HESFET's - Een overzicht Elektronica No. 21, 4 November 1983, pp. 56-65 (32] Muller, C.A. Mikrogolftechniek I Dictaat No. 25211, TH Twente, 1978 [33) Avantek,
Inc. Santa Clara USA
High Frequency Transistor Primer Part IV: GaAs FET Characteristics ATP-1045 September 1983
-120-
Literatuurlijst [34] Hewlett Packard.
S parameters ..... Circuit Analysis and Design A Collection of articles describing S parameter Circuit Design and Analysis Application Note 95. September 1968 [35] Avantek.
Inc. Santa Clara USA
High Frequency Transistor Primer ATP-1019 Part II: Noise- & S-parameter Characterization [36] NEC Application Manual AN82901 Application of microwave GaAs FET·s California Eastern Laboratories.
Inc.
[37] Fukui. H. Available Power Gain. Noise Figure and Noise Measure of Two-Ports and their Graphical Representations IEEE Transactions on Circuit Theory Vol. CT-13. No.2 June 1966. pp.
137-143
[38] Boon. H v/d en Charas. Ph.K. Kicrostrip: A new step towards miniaturization in the microwave field Advanced Development Data Progress
Repor~
Number 70-1
January 1970, Philips Telecommunicatie Industrie [39] Liao. Samuel Y. Kicrowave Devices and Circuits Chapter 7: Kicrostrip Transmission Lines Prentice-Hall Inc. New Jersey 1980 pp. 417-432 [40] Verkerk. W.N. Keetmethoden voor het bepalen van de S-parameters van mikrogolf-transistoren m.b.v. de networkanalyser Afstudeerverslag THE (ET-13-83) Augustus 1983
-121-
Literatuurlijst [41] Rytting, Doug.
An analysis of vector measurements accuracy enhancement techniques Hewlett Packard Network Measurement Division March 1982, Santa Rosa, California USA [42] Verkerk, W.N.
Kwaspen, J.J.M. en Roer, Th.G. v/d
Meting aan de S-parameters van microgolftransistoren Elektronica 1984, No.4, pp. 29-35 [43] Carlson, A. Bruce Communication Systems Second edition Tokyo McGraw Hill, Kogakusha 1975 Appendix B: Receiver Noise [44] Hewlett Packard Fundamentals of RF and Microwave Noise Figure Measurements Application Note 57-1 July 1983, USA [45] Swain, Howard Techniques for Increased Accuracy in Noise Figure Measurement Hewlett Packard USA [46] Kuhn, Nicholas J. A Survey of Transistor Noise Characterization Hewlett Packard USA RF & Microwave Symposium and Exhibition [47] Butterweck, H.J. Elektrische Netwerken Prisma Technica 56,
1974
Het Spectrum Utrecht/Antwerpen
-122-
Literatuurlijst [48] Amphenol Catalog GL-5
Amphenol Sales Division USA [49] Heijningen, P.H.
van
A low noise amplifier at 11,5 GHz on alumina microstrip for application in earth stations, using a GaAs field effect transistor Lab. Report.
Advanced Developments Transmission
AT&T en Philips Telecommunicatie Bedrijven B.V. 6 September 1984 Huizen [50] Wiltron Technical Review, No.5, June 1979 Why tolerate unnecessary measurement errors Co-authers: Duane E. Dunwoodie and Dr. Peter Lacy [51] Fernmelde-Praxis 12/85 Koderne Netzwerkanalysatoren DK.621.396.43.29.6:621.3.082 pp.
479-486
[52] Budding, E.M. Application of the SMA-mic connector Radiall R125501 mounted in a test-box or on a groundplate VSWR measurements with thick substrate, 2 to 18 GHz Lab. Report No. SR 2363-0-597 Philips Telecommunicatie Industrie Huizen Voorontwikkeling Radio (VOR) 28 Juni 1982 [53] Heijningen, P.H. van A low-noise amplifier at 4 GHz with the NEC GaAs HESFET o
NE72089, having a noise figure of 1,5 dB at Tamb=20 C Lab. Report No. SR 2363-0-617 Philips Telecommunicatie Industrie Huizen Voorontwikkeling Radio (VOR) 20 Mei 1983
-123-
Literatuurlijst
[54] Ohm, Gerard en Alberty, Michael d
_
Rauscharmer 12 GHz FET Verstarker fur Erdfunkstellen Nachrichten Technische Zeitschrift Band 38, Kai 1985, Heft 5 pp. 324-327 [55] Versnel, W. Mikrogolftechniek Collegediktaat No. 5528 Afdeling der Elektrotechniek Technische Hogeschool Eindhoven [56] Steffelaar, M. Berekeningen aan lange leidingen met de Smith-kaart Collegediktaat No. 5519 Afdeling der
E~ektrotechniek
Technische Hogeschool Eindhoven [57] Wardenier, P.H. Constructie van een 4 GHz Low Noise Amplifier Stageverslag THE, Vakgroep EC Maart 1984 [58] Winard, Harold Focus on RF Connectors Electronic Design, 2 Mei 1985 pp. 193-198 [59] Brantervik, Kjell en Kollberg, Erik L. A new four-port automatic network analyser Part I: Description and Performance pp. 563-568 Part II: Theory pp. 569-575 IEEE Transactions on MTT-33 , No.7, July 1985
Literatuurlijst C60] Arnbak, J.C.
-124,Dijk, J.
,Herben, M.H. en Neessen, J.T.A.
Radio en Radar Collegediktaat No. 5N040 Afdeling der Elektrotechniek Technische Hogeschool Eindhoven [61] Leung, C.C.
,Snapp, C.P. en Grande, V.J.
"Downsized" bipolar fires 20-GHz oscillator Microwaves & RF September 1985 pp.
163-168
(62) European Space Agency ECS Databook + Technical Appendix ESA BR-08 May 1982 (63) Eutelsat ECS Multiservice System Specification ECS/C 21 - 20 Rev 2 E, Vol IV [64] Arnbak, J.C. Digitale Transmissiesystemen Collegediktaat THE No. 56400, Appendix B: Summary of Satellite Orbital Definitions and Relations Eindhoven, Maart 1985 (65) Polytechnisch Zakboekje Koninklijke PBNA BV 1975 Hoofdstuk 11.4 Wiskunde: Driehoeksmeting (66] Communications Engineering International Spotlight: Advances in Antenna Design from SHF to ELF: Microwave Dishes - Smaller and Better Issue September 1984 pp. 10,13,15
-125-
Literatuurlijst [67] Berg, F.L.
van den
An earth station for the EUTELSAT Multi-service System AT&T and Philips Telecommunications Philips Telecommunication Review, Vol.
43
No.1, April 1985 pp. 57-68 [68] Kwaspen, J.J.M. Mikrogolf Transistor Ketingen Afdelingscolloquium der Elektrotechniek Technische Hogeschool Eindhoven 9 oktober 1985 [69] Telescope Multisat: Signalen via de ruimte Vierde jaargang, No. 2 Juli 1985 pp.
10-15
[70] Trends AT&T and Philips Telecommunications Volume No.
1 Winter 1985 p. 2
[71] Hewlett Packard December 1964 Noise Source Model 342A Operating and Service manual Section II: Operating instructions pp. [72] Dijk, J. en Maanders, E.J. Antennes en Propagatie Collegediktaat No. 5635 Afdeling der Elektrotechniek Technische Hogeschool Eindhoven [73] Kaanders, E.J. Some aspects of ground station antennas for satellite communications Report 75-E-60 ISBN 906144060 August 1975 Eindhoven University of Technology
16-17
-126-
Liter~tuurlijst
[74] Meiling, G. en Tangerman, F. A low-noise FET-amplifier (FSC02) at 6 GHz with a noisefactor of 3,5 dB Lab. Report No.
SR. 2363-0-545
Philips Telecommunicatie Industrie Ruizen Voorontwikkeling Radio (VOR) 16 Januari 1978 [75] Keizer,
W.P.M.N.
Over de draaggolf tot ruisverhouding bij antennes voor satellietcommunicatie omgeven door een radome Afstudeerverslag THE September 1970 [76] Kwaspen,
J.J.M.
A coaxial test fixture for microwave transistor characterization 15th European Microwave Conference Paris, France 9-13 September 1985, pp. 465-470 [77] Paul, D.K. and Poole, C.R. Optimum Noise Measure Terminations for Microwave Transistor Amplifiers IEEE Transactions on Microwave Theory and Techniques Vol.
MTT-33, No.
[78] Kwaspen,
11, November 1985, pp.
1254-1257
J.J.M.
Metingen aan GaAs FETs Brief aan AT&T en Philips Telecommunicatie Bedrijven Kenmerk ME 850426 Datum 26 april 1985 THE-EC [79] Johnson, R.C. en Jasik,
H.
Antenna Engineering Handbook Second edition USA
McG~aw-Hill
1984
[80] ESA In brief: Failure of the Ariane-3 V15 Launch ESA Bulletin No. 44,
November 1985, p. 92
Literatuurlijst
-127-
[81] Meiling, G. Specificatie voor een lokale oscillator voor gebruik in een
'Enkel Ontvangst' grondstation op 12 GHz
AT&T en Philips Telecommunicatie Bedrijven B.V. 11 september 1985 [82] Dinwiddy, S.E. Atmospheric attenuation and noise in satellite systems at 11/14 GHz European Space Research and Technology Centre (ESA) Noordwijk. The Netherlands [83] Eutelsat Link calculations for the ECS Multiservice system Paris,
13th meeting 1-5 March 1982
Document ECS/SSP 13-5
65/169/CW
Bijlage 1 1.
-128-
Omschrijving van de afstudeeropdracht
TECHNISCHE HOGESCHOOL TE EINDHOVEN -129GEADRESSE ERDE
DATUIIl
LETTER EN NUMMER
De heer M.M.W. Ballemans
JA!EW!850125 2.19.X
25-1-1985
Afstudeeropdracht voor de heer Ballemans 1.0nderwerp: Data-ontvangstation voor zakelijk verkeer met behulp van geostationaire satellieten op frekwenties rond 12 GHz. 2.00elstelling: De doelstelling is om te komen tot een demo-opstelling van een dataontvangstation voor zakelijk verkeer met behulp van bijv. geostationairesatellieten zoals die gebruikt worden door INTELSAT of door EUTELSAT. 3.Nadere uitwerking: In het kader van het afstudeerwerk dient aandacht te worden besteed aan 3.1 Het linkbudget van de verbinding. 3.2 De antenne. 3.3 De lage ruisontvanger met "down convertor". 3.4 De integratie van de antenne met front-end en down-eonvertor in een data-ontvangsysteem met een data snelheid van circa 2 Mbit!sec. ad 3.1 Berekening van het linkbudget Er dient een systeem berekening te worden uitgevoerd voor bedoelde data-diensten met als uitgangspunt te stellen kwaliteitseisen. Een mogelijk experiment aangeduid als "Doc-Data" eXPeriment dient ter vergelijking ook in de berekening te worden meegenomen. ad 3.2
De
antenne
Een bestaande antenne opstelling met een parabolische schotel met een diameter van 4,5 m. dient geschikt te worden gemaakt als ontvangantenne volgens het cassegrain-principe. Er moet een vergelijking worden gemaakt met een bestaand "focal point" antenne systeem met een antennediameter van 3 m. ad 3.3 Lage ruis-transistor voorversterker Een reeds bestaand prototype van een lage ruisversterker meet verder ontwikkeld worden tot een bruikbaar "device". Aan een in het systeem worden geschonken.
~assende
down-convertor dient aandacht te
BLAD
1
TECHNISCHE HOGESCHOOL TE EINDHOVEN -130GEADRESSEERDE
De heer M.M.W. Ballemans
LETTER EN NUMMER
JA/EW/850125
OATUM
2.19.X
25.1.1985
ad 3.4 Systeem integratie aspecten Getracht dient te worden om te komen tot een volledig werkend demonstratiemodel van het beoogde data-ontvangsysteem. Hiertoe is het nodig om reeds beschikbare systeemcomponenten zoals een modem en decodeerapparatuur te integreren in het op te bouwen data-ontvangsysteem.
Plaats van afstuderen
TH Eindhoven en APT te Huizen
Dagelijkse begeleiders APT: ire G. Meiling, ire M. Kunst Groepsleider VOT
ire J. Noordanus
Begeleiders THE
ire J. Dijk, ing. A. v.d. Vorst
Afstudeerhoogleraar
prof.dr.
J.e.
Arnbak
8LAD
2
Bi.j lags 2
-131-
2. Beschrijving van Eutelsat's 5MB systeem [4,9,10,62,63] De
ECS
is ontworpen om het Europese telefoonverkeer af
handelen
tussen
distributie
van
te
landen die lid zijn van de CEPT en
om
televisieprogramma's te
tussen
verzorgen
de
landen die lid zijn van de EBU. Deze
twee diensten worden 'primary
telefoonverkeer Interpolation' .
service'
genoemd.
Het
is digitaal met gebruik van 'Digital Speech De
datasnelheid
is
120
Xbit/s.
Het
televisieverkeer betreft de distributie van televisiekanalen samen
met
een
smalbandig geluidskanaal
en
een
digitaal
datakanaal voor de systeemcontrole. Naast
genoemde
faciliteiten biedt
uitzondering
van
multiservice'
(SMB) ,
transmissie
de
ECS-F1
een
het
ECS
zogenaamde
systeem,
met
'specialised
ook wel 'business service' genoemd. De
via deze transponder is digitaal,
gebaseerd op
TDMA met een datasnelheid van 24,567 Xbit/s of FDMA met
een
datasnelheid van n maal 64 kbit/s. In
Fig.
B2.1 staat schematisch aangegeven wat de structuur
is in de organisatie van het ECS systeem.
STA1'IQfoIS
~ :.
~
"
System organisation
Fig. B2.1: De organisatie van het ECS systeem [62]
-132-
Bijlage 2
De ECS maakt gebruik van de volgende frequentiebanden: , up link' I
down link'
De
14,00-14,50 GHz
('primary en multiservice')
10,95-11,20 GHz
('primary service')
11,45-11,70 GHz
('primary service')
12,50-12,58 GHz
('multi service')
transponders zijn geschikt om signalen
polarisaties
te
verwerken
met
('frequency
orthogonale
reuse').
blokschema van de ECS transponders is te zien in Fig. In
Fig.
B2.3
staan de frequenties van de up'en down
gegeven.
""'----I
.---,.... ""'''---1, II>r--.J---'
SSJI:
\ ~. I
Repealer suOsySlem OIOCI< dIagram
Fig. B2.2: Blokschema van de ECS transponders (m.u.v. ECS-F1) [62]
Het B2.2. link'
Bijlage 2
-133-
In de Figuren B2.4 en B2.5 is het bestralingsgebied
gegeven
van de 'primary service' en de 'multiservice'.
FREOUENCY ,GHll UF LINK
CHANNEL NUMBER
POLARlSATiON X
CHANNEL NUMBER
POLARISATiON Y
"REOuENGY
';;--:,~ ;:.~s;. ':'!I'~!\i
..... -l;.~ .. ~~EL
x
.....uMSEH
-:r'~"NEL NL'M8ER ?·Jl.w. ;:;jSA r 0 .... "
Fig. B2.3: De frequenties van de up- en de down-link (62)
Fig. B2.4: Bestralingsgebied van de 'multi-service'
(62)
Bijlage 2 In
-134-
verband met 'tracking' en 'telemetrie' zendt de ECS
bakensignaal uit,
dat horizontaal gepolariseerd is,
een
via de
Eurobeam antenne. De frequentie van dit baken is als voIgt: f
=
11,451091 GHz voor de ECS-F1
f = 11,450350 GHz voor de ECS-F2' en ECS-F3 De ECS satellieten zullen gestationeerd worden in het gebied van 10-13 graden oosterlengte.
Zij zullen echter ook kunnen
opereren tussen 13 en 20 graden oosterlengte. De positie van de
satelliet
gehouden
zal door sturing binnen 0,1 graad
worden.
Momenteel
bevinden
satellieten in een baan om de aarde. op
13
ECS-F2. en
en
zich
voornamelijk
dient als reservesatelliet
Deze laatste bevindt zich op 7 graden
verzorgt
twee
ECS
De ECS-Fl bevindt zich
graden oosterlengte en verzorgt
visie-uitzendingen
nauwkeurig
voornamelijk telefoonverkeer
en
tele-
voor
de
oosterlengte multiservice
diensten. De
satellieten
Guyana. Ariane
De
worden
gelanceerd
lanceringen
raket,
een
vanuit
Kourou,
worden verzorgd door
stevige concurrent van
Space Shuttle. De lancering -van
d~
de
de
Frans Europese
Amerikaanse
derde ECS satelliet op 12
september 1985 is mislukt [80], De
signalen van de 'primary service' uitgezonden op de
polarisatie
zullen
ontvangen
Corthogonale) polarisatie. van
worden
op
de
andere
De X-polarisatie maakt een
3,5 graad ten opzichte van het equatoriale vlak.
polarisatie
staat
loodrecht
op
assendefinitie is aangegeven in Fig.
de
X-polarisatie.
B2.6.
ene hoek De YDe
Bijlage 2
-135-
p"mary servearns - Teiev.sron mrough Eurooeam':-~~;::;;:::::::=F=1=~~;::::ii;::::-~~i;ro.
__
EURQBEAM
ECS co_age zones
", ..... ~
Fig. B2.5: Bestralingsgebieden van de 'primary service'
De
satelliet kan 9 van de 12 (of 14) transponders
[62]
tegelijk
in bedrijf stellen (de ECS-F1 gedurende eclipse slechts 5).
Fig. B2.6: De assendefinitie van de ECS [62]
-136-
Bijlage 2
Een
groep van drie kanalen zijn samen 250
MHz
breed.
Een
kanaal heeft een 3 dB bandbreedte van 72 MHz. De
EIRP van de Eurobeam is minimaal 34,8 dBW en die van een
Spot Beam is minimaal 40,8 dBW. De
ECS-Fl
die
in
juni
1983
gelanceerd
is
heeft
het
internationale nummer 1983-58-A gekregen. Na het overnemen van de ECS-satellieten door Eutelsat zullen zij officieel geen ECS meer heten,
maar Eutelsat I.
De vermogensoverdracht van de SNS transponder. Voor stations in Nederland geldt ongeveer G/T=O dB/K min. Tevens geldt dan -86,S dBW/m2 < IPFD < -80,1 dBW/m2. Wij kunnen verwachten een EIRP van minimaal 41,8 dBW. De vermogensoverdracht karakteristiek van een transponder is niet lineair.
Dit betekent als we de TWT volledig uitsturen
dat er veel intermodulatieprodukten zullen ontstaan. te
vermijden
wordt de TWT niet volledig
Om dit
uitgestuurd.
Fig. B2.7: Verband tussen de IBO en de OBO [62]
Het
Bijlage 2
aantal Input
-137-
dB's dat men onder dit maximum blijft noemt Back Off
Het aantal dB's dat dit
noemt men de Output Back Off
de
'primary service'.
minder
Het verband
deze twee grootheden staat uitgezet in Fig. is
tussen
B2.7 die geldig
Bij het berekenen
van
linkbudgetten in Hoofdstuk 3 is ervan uit gegegaan dat grafiek ook geldt voor de 'multi service' Een
8MB
zie Fig. Eutelsat
de
Hierdoor zendt de satelliet ook niet
zijn maximale vermogen uit. is
men
de deze
transponders.
transponder is opgedeeld in stukjes van 22,5
kHz,
B2.8. heeft
grondstations.
twee
standaarden
8tandaard
antenne van ongeveer 6m.
1
met
gedefinieerd een G/T=30
dB/K
voor
8MB
en
een
8tandaard 2 met een G/T=27 dB/K en
een antenne van ongeveer 3,5m.
~!.!..!.!!. !!!2~"'" r .!!!!! I
Ch.....'
___________
'I t , \
I
I I I I I
I
I,
I
,
I"
,
,
,
I
I
I I
I '. I I
.a~
Ise I
r"'~
r" I
I
l
(
C"'~!!...!2!!..!!!!!!.!!
elle_e' , . . lise I
It
I I
I
I I ,
\
I
''
I
I
.1 J 8 _ ~ !
_
UUII_
I
UP 14.041661 IlOWN 12.541661
HH.I!.. -
OHa
011'
Fig. B2.8: 8CPC transponder kanaal indeling [63J
._
Bijlage 2 De door Het
-138-
Nederlandse PTT heeft op deze
het plaatsen van een nieuw grondstation in station
grondstation zie
ontwikkelingen
Fig.
staat gericht op de ECS-F2 van staat boven op een
B2.9.
Fig.
B2.10
ingehaakt Rotterdam.
Eutelsat.
Het
~elefoondistrictscentrale,
geeft een
overzicht
van
de
apparatuur in de bij de antenne geplaatste container. De
PTT
biedt de speciale diensten die met het 5MB
systeem
mogelijk zijn onder de naam Multisat [69]. Hierbij maakt zij een
onderscheid
tussen
datacommunicatie
en
video-
conferencing.
Fig.
B2.9: De antenne en de RF-apparatuur-container van het nieuwe 8MB grondstation van de PTT in Rotterdam, ge1nstalleerd in mei 1985 [70]
Bi.jll:lge 2
-139-
":4.....
... ~.A :
.:~
:
.-J C •.;.1
...
. ......
-:.-:~
~.,
~.
-
..
:,
L
..
~
. i' ., I! p-t: I
..
~
Iii:' .... I
----
.
Fig. B2.10: Overzicht van de RF apparatuur [67J
-1403.
Eeschrijving van Intelsat's IES systeem [6]
Ret
Intelsat
digitale Ret
Business
Services systeem
is
bedeeld
veer
cemmunicatie met gebruik van QPSK/FDMA technieken.
systeem
maakt
enderscheid
in
twee
operatie: een open en een gesloten netwerk.
categorieen
van
De antenne en de
RF eigenschappen van beide systemen zijn echter gelijk. A) Het
gesloten
vrijheid
te
netwerk laten
behoefte te kiezen. de
is bedoeld
om het digitale
om
de
gebruiker
systeem
naar
de zijn
De enige eisen die gesteld worden aan
gebruiker zijn diegene,
die betrekking hebben op
de
interferentie met andere gebruikers. E) Een van
open netwerk vraagt een zekere graad van de terminal eigenschappen,
standpunt
gelijkheid
gedefinieerd vanuit
het
dat meerdere gebruikers gemakkelijk met elkaar
moeten kunnen communiceren. De
maximum EIRP en FEe zijn zo gekozen dat de nominale
gelijk Bij
of beter is dan lE-08 onder 'clear
sky'
BER
condities.
slechtere atmosferische omstandigheden zal voer 99% van
de tijd een BER van lE-06 niet overschreden worden. A) Gesloten Netwerk Eigenschappen Transmissie Parameters Twee
ongemoduleerde
Intelsat
V,
bakens
zijn
beschikbaar
van
VA en VI satellieten in de 11 GHz band.
Intelsat VB beschikt over twee bakens zowel in de 11 in
de 12 GHz band.
de De als
Ontvangst van deze bakens kan dienen
ter controle van het zendend vermogen Cstabilisatie EIRP) Zendeigenschappen De
EIRP buiten de band toegekend aan Business
Services,
Bijlage 3
-141-
intermodulatieprodukten
uitgezonderd,
mag
niet
meer
bedragen dan 4 dBW in elke frequentieband van 4 kHz. 'Spurious' bevindt
produkten
in
enig
4 kHz
bandje
dat
in de frequentieband gereserveerd voor
zicb
Business
Services moet: -Minstens
40
dB
onder de EIRP liggen van
de
zendende
draaggolf voor informatiesnelbeden tot en met 2048 kbit/s. -Minstens
50 dB onder de EIRP liggen van de
uitgezonden
draaggolf voor informatiesnelbeden groter dan 2048 kbit/s. De
buiten de band EIRP van de zendende draaggolf meet
dan
26 dB onder de EIRP liggen (in de band) in
elk
meer bandje
van 4 kHz. Frequentieafwijkingen De
RF frequentietolerantie moet liggen binnen O,025-R Hz
tot
een maximum van 10 kHz met R de
transmissiesnelbeid
in bits/sec. De
ontvang - keten frequentiestabili tei t mag de
volgende
waarden niet overschrijden: Korte termijn (24 uur)
+/-
2 kHz
Lange termijn (7 dagen)
+/-
10 kHz
De satelliet transponder translatie
frequent~estabiliteit
is beter dan 25 kHz (42 kHz voor VB 11/14 of 12 GHz) over zijn gebele levensduur. Piloot Frequentie Afbankelijk piloten
van
door
de configuratie kunnen
Intelsat
verstrekt
gebruikt. worden voor AFC. nodig MHz
0-2
worden.
referentie Deze
kunnen
Grondstations die een
pi loot
hebben om te opereren moeten bet gebruik als
IF
frequentie
overwegen.De
van
140
frequent ie-
stabiliteit en nauwkeurigbeid van de referentiepiloot zal niet meel" dan 250 Hz afwij ken.
-142-
iBij lage 3 Het Frequentieplan IBS
draaggolven
draaggolf
k~nnen
types
transponders
zoals FDM/FM.
delen
met
Grondstat1ons
andere
voor
IBS
moeten zodanig ontworpen worden dat z1j kunnen opereren met naburige draaggolven. Stations u1tgerust met synthesizers frequentie
moeten te
de mogelijkhe1d hebben
om
verstemmen in stappen van 22,5
informatiesnelheden
tot en met 2048 k~ en in
de kHz
LOvoor
stappen
van 125 kHz voor informatiesnelheden groter dan 2048
k~.
Terminal Eigenschappen De
nominale
functionele
eigenschappen
voor
IBS
eindapparatuur zijn hieronder weergegeven: Modulatie: Coherente QPSK FEG-Rate bij voorkeur 1/2 of 3/4 (afwijkingen toegestaan) Scrambling Encryption:
Versleuteling
toegestaan
zolang
de
eigenschappen van de draaggolf niet aangetast worden. Test Eigenschappen Er
moeten
voorzieningen zijn om de C/N
middel
van
middel
van een spectrum analyser.
ook
te
meten
een filter met bekende bandbreedte
bestaan
om
de BER te meten,
door
of
door
De mogelijkheid
moet
of een
indicatie
krijgen omtrent de werking door middel van het
te
zichtbaar
maken van het oogpatroon op een oscilloscoop. B) Open Netwerk Eigenschappen Deze
paragraaf
deelname terminal
aan
beschrijft een
open
eigenschappen
verschillende
de
toe te
netwerk. vast
die
We
voegen leggen
eisen de
garanderen
voor
algemene dat
d
gebruikersnetwerken met elkaar kunnen werken.
Een functioneel overzicht van een terminal die gebruikt
za
Bijlage 3
-143-
worden in een open netwerk staat in de Figuren B3.1 en B3.2.
-I
,
:~.-:=~ --<:r~-4..
_ _.-..u
I ...
---au
~ M
=' I
:~=1 ~:
• ...,..
=~
I-.
_._
I
....
......
I I I I I
"
--
P..... ,
:::: .......
1M
"
;;.--tI
~-.,. . ..,.,_"' .. ..
- :::-_=-. -0:.
..... ..:.'::
r--_.....' - -.......,
- .. ... --•.
...-... .." ...-.. c
~~r-""::;:"-t P'
.
I
..,......... -..: ---"-i
.....
"
,
I
- - - - - - --::'E."."'-
H::"::.:::.f-'......."'-=-""·"'.=-"'·'--.
- - - - - - --..i"":,.,.....-
H"!'!.,:O,,..........IL....:.lI=:::..._--
-
-
-
-
-
_L-_-- - - - - - - _-=:':::.;].-;;-'_
I:--. .~!=i...l....'-... I::::.
......_. ....
_
Ii f __..... rI .. !. ~
a ••
I'
--i~:;':;;;~.;--
-
............ ..
•.....:..=-=:..:.•.!!-=-!l''-
-1.··_...... • .,
"l
... -...___..,'_
.... "
.,
-... ...... _..-u._... ....-.--- .....
!
• .......-.......,... .,.~c.-.
FtQUU 1 c..-
............
"
~:'~_-:.
I
---
--..
I
'I, -:-
~=-dl--....:;: ....- i 7---
...
-1-
I~'
__ a
,
--
I - = . ., -
......-....-.. .
. . FUNC'I1OfW. BLOCK DtAORAM- TRANSM1T SlDE
I . . .' -
•,••_
,.. ...
1C1
l.e.~
~
_
_._
•• ~ -
-.
~ ............
.-.
.....,-.
...........,
__. can
~---.~
.., ..........__ I
.
"
c..M."
.,....
-
~n.
-----.-
...-I1-e.-- I."'" t . . ._
.
I ..............- ..... _.,.
•e ....... ~e--fI,""""_ ........UII5o
_~...-...n
Fig. B3.1: Functioneel overzicht van een IBS zendstation [6]
RF Transmissie Eigenschappen
De
volgende informatiesnelheden worden ondersteund door het IBS Open Netwerk: 64, 128, 256, 384, 512, 768, 1544, 1920 en 2048 kb/s.
-144-
Bijlage 3
j ••_' /
-_'1.--
,-
-.
.. ,/, ;::_=-=:= -' 'I
,/
-
::.-l..:...~-_------';--------___..,
.._
I
., _.
~--.,_::-.
I, ,,..
--- --
-....
-.
,--II,!,=!I!!II-II-,,- -
-
-
-
-
-
-
-
..-
- - - -
. § _~~~~~
_
:=
..
,.::. .........._...,.... . _...... -........-. _ ~
1 I
- - - - -
--',!-!,!LL--I= ..... 1 -~l:'I!l:ep.:~:---
.-0.....
- -
4I'~._ -
--'''._----......................-..-..---.. ..... .......... ....... _ ____----_ --....... - ............ --- I • ~. _ _ ~
I ..- - · - -
_
.... == I I I I
.-
nIII. _ _
. .. - -
.--
.,
• • C>~
-
_ _ _ _to . . . . . . . .
~----_._-.
-....---
-
...... .._u.. __ -------'........... - 1 -..-1 .-.-_ . .•....,.,_c..... ........ ..... .-
-.--........-.
.
-
.-.....--..
...-.-....-
lIUCI
I I
.....
~"._I'"
-
1-
~_·_-~-~~I------------;"!~.lif--
y
~ ....
..._.
-
_
'lit' .....,.--.
......
.
...
r---'L.I'- )f~':~~:.:~ I
....
--~
~-----~s=~-----------
-- -
'p- , - - ; -
..
f II ---( .1
=
I-"',"",'---[}---'
- ... !
il
"& I-.
1_•
1'-
• ii
-..
......--~
..-
..
~-
AGURe 1 (IIt- ... FUNC11ONAlIlLOClC DIAGRAM-RECEIVE SlOE
Fig. B3.2:
Functioneel overzicht van een IBS ontvangstation [6]
Grondstation RF en IF eisen Frequentie-afwijkingen en Spectrum-Inversie: De draaggolf-frequentie-afwijking en de demodulator-eisen zijn
zo
geformuleerd
referentie - piloot omstandigheden ontvangend moeten
dat het gebruik
niet
zal
de
grondstation
worden.
De
noodzakelijk frequentie
van
een
is. van
aparte
Onder
deze
zendend
om de paar maanden
RF frequentie tolerantie
en
bijgeregeld voor
alle
draagggolven uitgezonden door grondstations is 3,5 kHz. Het uitgezonden RF spectrum mag niet geInverteerd in
vergelijking
modulator.
met
het
uitgangsspectrum
worden van
de
-145-
Bijlage 3 Faseruis
,,,
De SSB faseruis van de zendende draaggolf mag een van
de
volgende limieten niet overschrijden: 1)
De
SSB
faseruis
wordt geacht te
bestaan
uit
een
continue component en een 'spurious' component. De
continue component moet onder de lijn van
Fig.
B3.3
liggen. De 'spurious' component op de lijnfrequentie <5060
Hz) mag niet boven de -30 dB komen ten
het niveau van de draaggolf.
opzichte
van
De SSB som van aIle indivi-
duele 'spurious' componenten mag niet boven de -36 dB ten 0pzichte van de hoofddraaggolf komen. 2)
De
vanaf
SSB faseruis geintegreerd van 10 Hz tot
,
de
,
kale draaggolf mag niet meer
0,3R
bedragen
Hz
dan
graden r.m.s. Hierbij is·R de transmissie-snelheid.
COORDINATES 0' POINTS ·31
I'OIIIT
hl8clHIl
FREo. IHII
A
.eo
loa
8
·911
lOOK
4 ~
z
!
.. ·sa . ... ..
DENSITY
~
j
III Q III
c; Z
III
c
f
Q
·10
z
C
......• •• I II Q III
z
;;;
••
• 10
1011
IIC
IIIK
'RIGUEIICY FROII CEIlTER (Hit
Fig. B3.3: Faseruis eisen [6]
10lIK
1M
2
Bijlage 3
-146-
De Eigenschappen van de toe te passen kanaaleenheden Een kanaaleenheid bestaat uit de volgende eenheden: 1) Modulator/Demodulator (Modem) 2) FEC Encoder/Decoder (Codec) 3) Scrambler/Descrambler 4) Encrypter/Decrypter (Optioneel) De
kanaaleenheid
modulatie
met
codering
zijn
zal
rate - 1/2 FEC. en
een
waarschijnlijkheid). FEC
gebruik
De
maken
van
coherente
De FEC
zal
een
convolutie
decodering
(maximale
Viterbi
datasnelheid aan de ingang van
coder (na 1/15 overhead) zal varieren van 68
kbit /sec.
tot
QPSK
de 2185
De transmissie-snelheid (na bewerking van de FEC
encoder) loopt dan van 137 tot 4369 kbit /sec. De Modulator Voor
normalisatie
doeleinden
wordt verondersteld
dat
modulator twee parallelle datastromen accepteert van de
de FEC
coder: aangeduid met P en Q. De relatie tussen de bits e·n de fase van de modulator uitgang is als voIgt: P kanaal
Q kanaal
Fase
1
1
O·
0
1
90·
0
0
180·
1
0
270"
De fase nauwkeurigheid van de modulator moet binnen 2 graden liggen. liggen.
De
amplitude
nauwkeurigheid
moet binnen
0,2
dB
-147-
Bijlage 3
Modulator Spectrum Uitgang Het
uitgezonden
IF spectrum in
frequentiegebied
het
+/-
O,35R Hz vanaf de nominale centrale frequentie is equivalent aan
een
spectrum aan de uitgang van een filter achter
een
ideale modulator, onder de volgende voorwaarden: a)
De ingangsdatastroom p(O)=p(l)=1/2.
b)
Het
is
een
NRZ
filter heeft een amplitude
random
met
reeks
karakteristiek zoals in
Fig. B3.4. c)
Het filter heeft een groepslooptijd-karakteristiek zoals in
Fig.
B3.5
en een fase-responsie met minder
dan
4
graden afw1jking ten opzichte van een lineair fasegedrag over
het
frequentiegebied
+/- O,25R
Hz
buiten
centrale frequentie.
+10 E'
G
I
POINT A 8 C D E F G
0
H 8
!....,.
I
D
J II: L
-10
M N 0
z
::... ...cco ...t:
-20
-e
-30
COORDlum OF POINTS AMl'.ldl NORM. FREO. (Hz) +0.25 0.0 • IUS 0.0 +0.25 0.051' 11.051' ·8.25 ~.75 0.101' 0.101' ~.25 +2.4 0.2111' 0.201' +l.3 0.2251' +U5 +1.2 0.251' +0.7 0.251' Q.30R ·3.0 .s.o 0.30R USR ·16.0 ·27.0 0.531'
R' TRANSMISSION RATE IN SITS PER SECOND
~ ~
2
0
0.11'
UR 1l0RMAUZED FREQUENCY FROM CENTER (Hz)
Fig. B3.4: Modulator-filter amplitudeoverdracht [6J
de
-148-
Bijlage 3
+1.5111
-
~
..
+O.281R
III
z
oO.Z5IR l-
Q
III
III
C
>4(
. -'
Q
I 0.31 5R
I
I
au
III
0.25R 0.125R NORMALIZED FREQUENCY FROM CENTER lHz!
~
Q C
'" Q
III N
-G.25IR I-
::;
-o.281R
4(
•.'"'
.-
Q
-4.5IR I-
R • TRANSMISSION RATE IN IITS PER SECOND
Fig. B3.5: Modulator en demodulator groepslooptijd eisen [6J Over
bet
frequentiegebied +/- O,35R Hz random de
frequentie
worden
bovenstaande eisen b) en
centrale
c) gerealiseerd
door een cascade van een groepslooptijd gecompenseerd 6 pool Butterworth filter met sinc-1 compensatie. De Demodulator Een
coherente
betekent filter
QPSK
dat voor
modulator
zal
er klokterugwinning de
demodulator
gebruikt moet
wordt
worden.
Dit
plaatsvinden.
Het
geacbt
een
amplitude
responsie te bebben volgens Fig B3.6. De groepslooptijd meet voldoen
aan Fig.
B3.5.
Deze eigenschappen worden
voldaan
door wederom een Butterworth filter van de 6de orde. Forward Error Correction Rate
1/2
gebruikt
convolutie
codering met Viterbi
decodering
zal
worden voor aIle signalen in het Open Netwerk
IBS
systeem. De rate 1/2 convolutie encoder zal opgebouwd worden volgens
Fig. B3.7.
differentiele scbuifregister,
De
encoder waarvan
encoder
bestaat
gevolgd
door
enkele
cellen
uit een
een 7
modulo-2
binaire elements opgeteld
B1jlage 3
-149-
worden om het gecodeerde s1gnaal te vormen. de
code een geheugen heeft van 6,
Dit betekent dat
tezamen met de inkomende
datastroom vormt dit een stringlengte van 7. transparant
is
Omdat de
voor 180 graden fasedraaiingen
is
code
binaire
diiferentiele decodering nodig om dit ongedaan te maken. De
decodering
wordt
verricht
door
een
'soft
decision'
Viterbi decoder met de volgende eigenschappen: De codeerwinst zal compatible zijn met de vereiste Eb/No. Voor dit type decoder is 3 bit kwantisatie nodig. Interne
synchronisatie voor 90 graden draaggolf
en indien nodig,
overgangen
code synchronisatie zal worden aangebracht.
Binaire differentiele decodering van de seriele uitgangsdata stroom zal worden toegepast. foutencorrectie
zal
Een indicatie voor de mate van
aangeven
hoe
de
kwaliteit
van
signaal is. COORDINATES OF 'OIIITS +10
o
'OINT
All', (0lil1
A • C
+ Il.2S
·1.25 + 0:25
E F G H I J " L
110 • 11.5 • 2.5 • 1.5 . U ·111.5 ·35.0 ·40.0
o
.
0:25
1I0RII. FRElL IHu lUI 110 1l15R 1l15R 0.2OR 0.2OR 1l.25R Il.2SR 0;30R 0.30R Il50R 1I.55R
R· TRANSIlISSION RATE III BITS'ER SECOIlO
L
11.311 NORMALIZED FREQUENCY FROII CENTER (HII
Fig. B3.6: Demodulator-filter amplitudeoverdracht [6J
het
Bijlage 3
-150-
(a)
Rate 1/2 FEe
Ollllllll
lit "-a
U_Iitl1:131 L_Iirln1l I: T - - . .
o : IleII1llII (b)
Rate 3/4 FEe
Fig. B3.7: Aanbevolen convolutie-codering (6]
BER Eigenschappen In
een
IF 'back to back'
mode met scrambling en
FEC
moet
op
draaggolf
gelden: BER <=
Eb/No (dB)
1E-04
4,7
1E-06
6,1
1E-08
7,2
Eb/No
heeft
vermogen.
De
betrekking
datasnelheid
het is
gemoduleerde
gelijk aan
informatie-
de
snelheid plus overhead. Energie Dispersie Om
de maximale vermogensfluxdichtheid op het
aardoppervlak
te reduceren volgens CCIR aanbeveling 358-3 en tevens om 'off-axis
EIRP'-dichtheid
te
verminderen
zal
de
scrambling
Bijlage 3 worden
-151toegepast.
Om
dit
te
bewerkstelligen
zal
een
synchrone data scrambler opgebouwd volgens Fig.
B3.8 worden
opgenomen.
gelijk
aan
het begin van de sequence wordt in
het
Het
1+X(14)+X(15).
polynoom Aan
van de scrambling is
schuifregister het volgende geladen:
001001001001001.
Versleuteling Het gebruik van versleuteling is optioneel. methode
en het algoritme is een onderwerp
overeenstemming. een
vorm
In Fig.
De
versleutel-
van
wederzijdse
B3.9 is het blokschema gegeven van
van versleuteling:
de 'additieve
stroom
Cipher
methode' . S",""fGISTlI
SCRAMIUDI
CUAN------------J'"V
DUCRAMBUD OATA
ICRAMILID OATA
SYMBOL
:~C
LOGICTAeU • C
NNCT10N
A
EXCWSIV£
o o
0
1
0
1
1
o
o o
0
o o o
OR
AND
1 1
1
1
0 1
o 1
1
1
Fig. B3.8: Blokschema van scrambler-descrambler [6l
Bijlage 3
,--'-'-'-', -
;1
.......
al !::I
l!1&
iJ ~
1
---
._....,...-
........
........
_flO
_uye
..-
--
-sa
i
" ._._._._._--.J -._i L
L._=~=._.-J ~ EARTH ST"'1OlI EHCIl\'PTIlt
REClIVI
£All'" STATlQlI
DlCIWPTlR
Voorbeeld van versleuteling (Cipher methode) [6]
Interfaces voor de gebruiker (klant) De
interfaces
kl~nten
zullen
in
het
algemeen
in
vier
categorieen ingedeeld worden: 1) Lage snelheid Asynchroon: 300; 600, 1200 en 2400 bit /sec Hierna
is processing benodigd om van deze datastroom een
synchrone
bitstroom
te maken die past in de n
maal
64
kbit/s hierarchie. 2) Lage snelheid Synchroon: 2400, 4800 en 9600 bit /sec. Hierna moet ook multiplexing plaatsvinden tot een n
maal
64 kbit /sec draaggolf structuur. 3) Hoge snelheid Synchroon:
48,
seriele 1544 en 2048 kbit /sec.
56, n maal 64 kbit /sec en Hierbij moeten de eerste
twee snelheden nog omgezet worden via multiplexing. 4) Primaire
Multiplex
Synchroon:
1544 en
2048
kbit /sec
volgens CCITT G.732 of G.733. Deze
interface
kbit /sec-kanalen. resp.
kan De
gedemultiplexed
naar
64
maximale informatie-snelheid
zal
1536 en 1920 kbit /sec bedragen.
worden
r -:I
I
£
.........
f
I! ......."' ii
....... ....
SIUCIID II'
. . .n8
_ _ _ 1lID"M
Fig. B3.9:
.. ....
-.. MGlatt.
_Gla'P
aoe
Ii· l ••
;1:
-152-
Bijiage 4-
-153-
4. De positie van een geostationaire sateIIiet [64,65,9] In Fig. B4.1 bevindt zich een sateIIiet 5 op een afstand KRo van
het
middelpunt van de aarde.
Ro is de straal
van
de
sferische aarde en K>l. Een zend- c.q. ontvangstation J met geografische Iengtegraad Ij
en breedtegraad bj voIgt de sateIIiet met een elevatie E
wijzers van de klok mee. sub-sateIIiet
definieren Greenwich
we
punt.
negatief
gemeten vanuit N met
Het punt 5' De
Iengtegraad
van
ais het punt ten oosten
een
punt
Iigt
van
De breedtegraad nemen we positief ais
een
punt ten noorden Iigt van het equatorviak. I
I
tz I
I
I I I
)/1
f
k'Ro
.... .....
Figuur Bl.l
men
Een satelliet en de aarde
-154-
Bijlage 4
De punten O,J en S spannen een driehoek op, zie Fig. B4.2.
Figuur
B~.2
: De driehoek OJS
Volgens de goniometrie geldt [21]:
A
8
I - -...........~~--~
0..-"
C
b 2:::a 2 +c 2_2ap p2:::(KRo)2+Ro 2-2KRoRocosd
vnlgens de cosinusregel
p2:::K 2Ro 2 +Ro 2 -2KRo 2 cosd p2:::Ro 2 (K 2 +1-2Kcosd) KRo p KRo sin(E+90) ::: sind ::: cosE 1-cos 2 d
=
1-sin 2E
2 (1_cos 2d) = K2Ro 2 2
Yolgens de sinusregel
Ro (K +1-2Kcosd)
::: R02(K2+1-2Kcosd)-K2Ro2(1-cOS2d) Ro 2 (K 2 +1-2Kcosd) (Kcosd-1)2 K2 +1-2Kcosd E
. {Kcosd-1 .1 ::: arCSln (K 2 +1-2Kcosd}2}
-155-
Bijlage 4 In
staat
B4.'3
Fig.
getekend.
In
deze
de
boldriehoek ~,S,y
scheefhoekige
driehoek
geldt
volgens
de
eerste
cosinusregel van een scheefhoekige boldriehoek: cosa = cosb_cosc + sinb·sinc.cos ~
Deze
driehoek
komt overeen met de driehoek A, u, ~
ui t
Fig.
B4. 'I .
a..
R~.3
Figuren
en Bq.4
:
Scheefhoekige boldriehoeken
Er geldt dus overeenkomstig: cosd
=
,
Oftewel cosu
=
(l
=
0
sinbjosinbs + cosbj.cosbs·cOSA
De sinusregel luidt: sin
~
,
cos(90-bj).cos(90-bs) + sin(90-bj).sin(90-bs).cos A
siny.sina
=
sin~osinc
en dus
cosbsosinA/sind met A = Ij-ls o
Dus geldt voor de azimuth A=180-arcsin«cosbseslnA)/sind) De geografische positie van de satellietkeet is: Ij
=
Q
5 29'54" O.L. Q
bj = 51 26'55" N.Br. De positie .van de ECS-l satelliet is: Is
=
lr
bs
=
OQ
O.L. N.Br.
(geostationair)
-156-
Bij1age 4
De geogra£ische positie van Huizen is:
1j=52,3
4
N.Br.
bj =5,23 - D. L. De positie van de ECS sate11ieten is a1s vo1gt: ECS-F1:
1s=13 - D.L.
ECS-F2:
ls= 7
Toekomstige ECS-F3:
4
D.L.
ls=10' D.L. bs= 0 • N.Br. want het
Voor a11e drie de sate11ieten ge1dt: zijn
immers
geostationaire ruimtevaartuigen
die
deze1£de
sne1heid hebben a1s de aarde. De straa1 van de aarde is ge1ijk aan Ro=6378,16 km. De hoogte van de sate11iet boven de aarde h=35780 km. Dan ge1dt met KRo=h+Ro: Sate11iet
E1evatie (-) Azimuth (.) A£stand (km)
ECS-F1
29,75
170,22
38628
ECS-F2
30,16
177,76
38591
ECS-F3
30,02
173,98
38604
Deze
gegevens
zijn
verwerkt
1inkbudgetten in Hoo£dstuk 3.
in
de
berekening
van
de
Bijlage 5
-157-
5. Documentatie van de Andrew 4,5 m paraboolantenne (18,19]
-158-
4.5-METRE TRANSMIT AND RECEIVE EARTH STATION ANTENNA TYPE ESAS-46A The Andrew ESA5-46A 4.5-metre earth statio, antenna operates in the 4/6 GHz receive anc transmit bands with linear polarization. It is ideall, suited for bringing satellite service to remot. locations or special sites. Over 200 of th~ antennas are in service in remote areas of Alaskc and Canada as well as on oil drilling rigs in the Gul' of Mexico. It is also being used for rooftop, anc parking lot sites in urban areas. The ESA5-46A antenna consists of reflector, feet system, 4/6 GHz orthocoupler, and ground mount The azimuth-over·elevation mount is suitable fOI world-wide locations. Continuous fine adjustmen1 is 20° in azimuth and elevation. A variety 01 options including motor drives, and anti-icin~ heaters is available for use with the basic antenna, See pages 16 and 17. A circularly-polarized versior is available. The antenna can be supplied with a 4-piecE reflector to reduce shipping volume or facilitatE transport to remote sites and rooftops. Contac1 your Andrew sales engineer for details.
CHARACTERISTICS OF TYPE ESA5-46A 4 GHz Receive Band Operating Frequency. GHz Polarization Gain. dBi ±O.2 dB (at 4 GHz and 6.175 GHz) Environmental Condition A· Environmental Condition B· Environmental Condition C· Noise Temperature, kelvins at 10° elevation at 30° elevation VSWR, maximum Half·Power Beamwidth, degraM -15 dS Seamwidth. degrees Average-Power Rating, kW ' Pattern Envelope (PE) number Combining Network Input FI8I1ge (Dual·Sand Orthogonal) Environmental Conditions affect the gain of all earth station antennas. Andrew eanh station antennas meet the gains specified for the following environmental conditions: Condition A - steady state. less than 15 mph (24 km/hl wind. no ice or snow•. Condition B - wind to 45 mph (72 km/hl. Static load of 1/4 in. (6 mm) radial ice or 4 in. (100 mml snow on non-radiating surfaces of the antenna. Condition C - Wind to 87 mph (140 km/hl. Static load of 1/2 in. 112 mm) radial ice. or 6 in. 1150 mm) snow. on non-radiating surfaces of the antenna. Wind Survival. Eanh station antennas will survive. without damage. winds to 125 mph (200 km/hl without ice. or 87 mph {140 km/hl with 2 in. (50 mml of radial ice.
----ANCRe\N
6 GHz Transmit Band
3.7 -4.2 Unear
5.925 - 6.425 Linear
43.7 43.5 42.5
46.8 46.4 45.2
32 20 1.30
1.20 2.40
1.30 0.92 200 2.0
3375
33n
CPR229G
cPR 137G
-159TYPE ESAS-46 4.5 METRE EARTH STATION ANTENNA SECTION INTRODUCTION AND DESCR IPTION The Type ESA5-46 4.5 Metre Earth Station nenna is designed for synchronous satellite operation the 4/6 GHz frequency bands. It consists of a main flector, subreflector, feed horn with orthocoupler d mount. An optional Type 39530 (nstallation d Pointing Kit provides manual mount assembly, tenna erection and positioning. The main reflector is a 15 ft. (4.5 m) diameter aluminum parabola that is segmented and ipped in two or four sections (optional). It has 'sion box edges and a space-frame backup structure. :,m
The subreflector is a 25 in. (635 mm) diameter shaped aluminum precision spinning. It is lployed to minimize aperture blockage and provide 'Y nearly uniform amplitude distribution on the lin reflector. ~cially
The feed is a dual frequency circular horn that erates in a receive frequency band of 3.7-4.2 GHz
and a transmit band of 5.925-6.425 GHz. It combines with an orthocoupler which has t ...,o rectangular flange inputs in a common plane for the WR229 (receive) and WR 137 (transmit) rectangular waveguide connections. The orthocoupler changes the polarization of the transmit signal to produce orthogonal polarization operation. The feed has provisions for continuous polarization adjustment. The mount is an azimuth over elevation three· point ground/roof assembly which supports t~,e antenna. It connects to three foundation pa:js, Telescoping struts and threaded studs provide overall elevation look angles from 0 to 90 degrees and maximum sky coverage in azimuth. Overall azimuth range, relative to the mount, is dependent upon coarse mount elevation setting. The threaded studs provide manual fine adjustments of ± 10 degrees in elevation and azimuth. Refer to Table 1 for Specifications.
Table I SPECIFICATIONS IARACTERISTICS 4.5 Metre Diameter Transm it/Receive !ctrical· !quency, GHz Receiving rransmitting
First Side Lobe, dB Receive Band Transmit Band 3.7-4.2 5.925-6.425
in, midband, dBi ±0.2 dB Receive Band rransmit Band in, Midband, dBi ±0.2 dB under :nvironmental operating conditions·· )oes not include foundation deflection :Ondition A: Receive Band Transmit' Band :ondition B: Receive Band Transmit Band WR, Maximum If Power Beamwidth, Midband, degrees ~eceive Band ' rransmit Band 15 dB Beamwidth, Transmit, Midband
43.7 46.8
-15 -16
Average Power Rating, Transmit Band, Kilowatts
2
Mechanical (antenna and mount) Net Weight, pounds (kg) Shipping Weight, pounds (kg) Shipping volume, cu. feet (cu. metres)
2,300 (1,043) 4,100 (1,860) 840 (25.2)
43.5 46.4 42.5 45.2
Survival Conditions Wind, no ice mph (km/hr) Wind, 2 in. (50 mm) radial ice, mph (km/hr)
125 (200) 87 ('39)
1.30
Temperature
1.20 0.92 2.00
F
(0 C)
-60 to 125 (-51 to 52)
Input Flange Receive Band Transmit Band
CPR229G CPR137G
0
electrical characteristics are referred to the dual orthocoupler input flange. :nvironmental conditions are defined ~s:
1,1
ldition A: Wind to 45 mph (72 km/hr). Static load of 1/4 in. (6.4 mm) radial ice on non-radiating sudac:es. ldition B: Wind to 87 mph (139 km/hrl. Static load of 1/2 in. (12.7 mm) radial ice on non-radiating surfaces.
-160SECTION FOUNDATION Antenna can be used for two satellites il azimuth degree separation between satellites is withir azimuth adjustment range of antenna. Foundatior can be installed at an azimuth angle which coule accommodate both satellites.
Refer to Figure 2-1 for foundation pad dimensions and anchor plate orientation. Studs extend 3-3/4 in. (95 mm) above pads a~d are 1 in. diameter.
ESA5-46 FOUNDATION LOADS· PAD
1 2 3
MAX. HORIZONTAL LOAD, (kg) pounds (635) (2846) (4343)
1400 6275 9575
MAX. DOWNLOAD, (kg) pounds
MAX. UPLOAD, (kg) pounds 5775 5975 5250
(2620) (2710) (2381)
8350 7100 9500
(3788) (3221) (4309)
·Wind velocity, 125 mph (200 km/hr) with 1 in. (25 mm) of radial ice.
DIMENSIONS, feet (metres)
DIAMETER 15 (4.5)
MIN. RIM CLEARANCE 3
(.9)
A 11.85 (3.6)
B 11.5
(3.5) 3 !Jr---"':"81
-00 UN AZIMUTH ALIGNMENT WITH SATELLITE'
138"· (3505 mm'
10"
12-1/4" (1835 mil"
(1n8 mm'
6
PAD3
••
00
-161-
FIGURE 4-10
SCRIBED LINE
/
5/16"
It
1·3/4" 132 mml
SOLTS AND LOCKWASHERS
318" It LOCKWASHERS 2·1/2" 163 mml -----_~:::::~12~~~~~;:::;::=~r'",.L.---.... BOLTS. AND NUTS
SUPPORT PIPE
-;a;....""'__ BRACKET
INNER /
HOLES":.,.,
IoO~O [] SRACKET
FIGURE 5-1
' 00
I
-162VERTICAL AND HORIZONTAL DISTANCES OF VARIOUS ANTENNA POINTS AT LIMITS OF ADJUSTMENT 8
ELEVATION ANGLE
A
Vertical distance reflector vertex
B
Vertical distance from mounting surface to lowest point on rim of reflector
C
Vertical distance from mounting surface to highest point on antenna
o
Horizontal distance from front pad centerline to point farthest forward on antenna
E
Horizontal distance from front pad centerline to point farthest rearward on antenna
8
NOTE:
from mounting surface to
When e)(tension assembly is used. add 38 in. to vertical dimensions A. Band C.
DEG.
O· 10 20 30 40 50 60 70 80 90··
j'
IN.
B IN.
IN.
127.0 152.0 153.0 152.5 150.0 147.0 143.0 137.5 131.5 143.5
34.0 66.0 76.0 86.0 98.0 109.5 131.5 133.0 144.0 172.5
219.5 250.0 252.0 249.5 243.0 232.5 218.0 207.0 203.5 217.5
C
0 IN.
89.0 63.0 52.5 52.0 54.5 55.0 53.5 49.0 44.0 15.5
r--_REFLECTOR
,
TELESCOPING AZIMUTH STRUT STUD LENGTH AT MIDPOINT 112.375 in••
ELEVA.TION STRUT OVERALL LENGTH WITH STUDS AT MIDPOINT 002.0 IN.)
FRONT PAD
E IN.
2.0 28.0 42.0 54.5 68.0 91.0 109.5 127.5 140.0 170.0
NOTE: ·Elevation strut fully retracted. length" 78.04 in. ··Elevation strut fully extended. length :a 125.44 in. For all other elevation angles. eievation strut at mid· point extension. length .. 102.0 in. All dimensions for relative azimuth angle" 0 degrees.
~-c-A .
A
rr.
~
FIGURE 6-5
Bijlage 6
-163-
6. Coordinatenlijst van het subreflector-oppervlak
(mm) 60
50
y
t
Subrefleetor Contour PHIlc: 20 deg PHI2= 74, 1 deg De= 459 mm e= 1,61 Fe= 695,9 mm Lv::; 131,8 mm Alpha= 216,2 mm Beta::; 272,6 mm C=Upper depth= 66,39 mm
X 3~
t
i
/
I 20
0'.
I I
10
. C
/
Hoofdrefleetor
.
I
o=
4590 mm F c: 1520 mm h:Oiepte= 866 mm
~
-
ISa ISa
~
N
.-.
- -
(g ~
~
CD
t!.:I CD ...t
·X
~
l"'-.J N
(mm) ~
N N
~
...,.
N
-165-
. X en Y In mm.
Y
x
y
0.0130 .001 .0136 .013
61 62
5.333 5 5137 5.684 5.864 6.046 6.231 6.418 6.698 6.8131 6.997 7.195 7.396 7.599 7.8135 8.013 8.225 8.438 8.655 8.874 9.095 9.319 9.546 9.775 10.097 10.241 10.478 10.717 10.959 11.293 11.4513 11.790 11.951 12.296 12.462 12.721 12.983 13.247 13.514 13.782 14.054 14.328 14.604 14.882 15.163 15.446 15.732 16.920 16.310 16.693 16.898 17.195 17.495 17.796 18.101 18.407 18.716 19.027 19.340 19.655 19.973
x ~1
1 2 ~.
4
co
'-'
6 7
.-. .~
9 HZ!
11 1'-' <:.
•
0·':t"7
.... ..J
.036 .052 · ~)71 093 · 117 .145 .175 .209
13
.245
14 15 16 1"" 18" 19
.284 .326 .371 .419 .470 523 .580 .639 · 7~.H .766 .834 .905 .979 1.055 1.135 1.217 1.392 1.390 1.481 1.574 1.671 1.770 1.872 1 .977 2.085 2.196 2.309 2.425 2.545 2.666 2.791 2.919 3.949 3.182 3.318 3.456 3.598 3.742 3.889 4.038 4.190 4.346 4.503 4.664 4.827 4.993 5.162
2~~1
21
.':t.':t
~.:..
23 24 25 26 .-.~
..:: ."
28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 413 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51 52 53 54 55 56 57 58 59 60
63
64 65 66 67 68 '-c,
o~
70 71 ~~
(-
73 74 75 76 77 78 79 80 81 82 83 84 85 86 87 88 89 913 91 92 93 94 95 96 97 98 99 100 101 102 103 104 105 106 107 198 109 110 111 112 113 114 115 116 117 11:3 119 120
x 121 -123 1?~
124 125 126 1.... .:.t 128 1 -~ '.:> ':. 130 131 132 133 134 135 136 137 138 139
14~1
141 142 143 144 . 145 146 147 148 149 150 151 152 l
co
..J~
154 155 156 157 158 159 160 161 162 163 164 165 166 167 168 169 170 171 172 173 174 175 176 1 77 ,
I
178 1 7'71 18121 I
_.
y 20.293 20.615 20.940 21.266 21 .595 21.926 22.259 22.594 22.932 23.271 23.613
23.957 24.303 24.651 25.001 25.354 25.708 26.064 26.423 26.783 27.146 27.511 27.877 28.246 28.617 28.989 29.364 29.741 30.119 30.500 313.882 31.267 31.653 32.942 32.432 32.824 33.218 33.614 34.012 34.412 34.813 35.217 35.622 36.929 36.438 36.849 37.262 37.676 38.092 38.510 38.930 39.352 39.775 40.200 49.627 41.055 41 .485 41.917 42.351 42.786
x 181 182 183 184 185 186 187 188 189 190 191 192 193 194 195 196 197 198 199 2130 201 202 203 204 205 206 207 208 209 210 211 212 213 214 215 216 217 218 219 220 221 2"" 223 224 225 226 227 228 229 230
--
y 43.223 43.662 44.1133 44.545 44.988 45.434 45.881 46.329 46.780 47.232 47.685 48.140 48.597 49.055 49.515 49.976 59.439 50.904 51.37l3 51.837 52.306 52.777 53.249 5"3.723 54.198 54.674 55.153 55.632 56.113 56.596 57.979 57.565 58.952 58.540 59.929 59.520 60.013 69.507 61.902 61.498 61.996 62.496 62.996 63.498 64.002 64.507 65.913 65.520 66.029 66.539
Bi.jlt:'l.gl:! 7 7.
Diverse constructietekeningen
Op de volgende -
-166-
p~gina's
staan tekeningen van:
De belichterj conische gegroefde hoorn
- Venster voor afdichting van bovengenoemde hoorn - Plastic klemstuk voor de hoorn (meetdoeleinden) - Ronde messing golfpijp - Tussenring voor verbinding van diplexer met ronde golfpijp - Diplexer (Inclusief specificaties)
,
,
- Scheffer II belichter voor 4,5m antenne
,
,
- Wohlleben belichter voor 4,5 m antenne (focal point) - Prototype LNA opstelling
§ "
..
O'
'"
G,...rHo
1,1
1 2
I~,OO
IS, [,1
19 . .31 2/. 32
.3 I.,
22.83
5 (,
21. 38 2'[,',"3
~
'1.1,39
28-,'3[, 30,1.1
9 10
\...
--
-- (~~l- -----._-.
G"ITcNA. ~,~
'"
Ifh'cn
12 l.l,
1,3,6,o
II,
3(" ;13
~'i,
,,,
I~
III
+1
=1
Ib
38,30 3') . fib
17
115
l, 1.1, 3 l, }.ol
1'.1
l,l,
20
/'b.
2-1
22
.sl. Ii,
l.'1,'1
' 4'3,2~.
+qO$
I-I------------J§ 5-.:±=-5-=------------..----,..--I--GENEIIAl
UNIT
'V 'tt '1(/
IlOUOHNESS om
SCAlE
TOUIlANCES UNlESS OTHERWISE
,:,.
UN-OZ'
....... _ _.. ,_,
IIATERW.
STATED DIMENSION
Alf>IIHG~
ANGl
IOOHI!'>
~ !
rn rr:IAl
1,"~'5
E3$ TRiATIlliNT BElICHTER ECS_SMS .COCO· CONISCHE GECORRJ;EEROE HOORN
8222 III 38105/2
UNIlOOJ
,
2
3
4
-168-
a
./ I, ""
I
I I
01 I
----._
.
c
I
C· ~.
.
~
e ~\20
'\/ .;q ·Vi .. R.
lM-D 21
in'" ,,"crOft
GEN!ItAl
U'tIT
ROlJOtWIESS AlGOElE
EE....
....-EIO
SCALE SCHAAL
~
.... .--Ji- AL. PL.. ~.
:!.
..... PIlOJ. ElIlCIP. I
t1
E3
~,\lrH
.
rU ~.
..I z-
r~
~i !.
24106250300
CLASS NO
VEt'1 STER.
-
MELINEX.
~.
-
-
e:tx:.O \-lOOZ ....
10r l-\v·
A,K...U NO. S.u«NST!LLIIIIG Mt.
540 1 3
QUAHT MNT•
4
3
2
-169-
IO"tO.S
+4
2 0-
_.-{$}------
-,------ o·
~
....
04-1
0
_~~.....o
~1
-.=~------- --J
'\1 .V' ·V
UN-D 28
.. RQ in ",. m,cro"
GEIERAl
AIClLE
NAAT
HOE"
.... 4
EENH
AlGE'€1IE AlJWl«ID
......
SCALE SCHAAL
EIoR
:! ..
"'........'"
ASSE. .t.., NO. SotMEJISTEt.lING HIt.
Ii
PlIOJ. I
E3
IM-O 103 DIMENSION
....
UNIT
ROUGHNESS
4: t
TOlERANCES IAfSS onE1NIK STA'IU) TDLERANTlES TENlIJ AMlOtS ~
--I 31-
W...
~i If>::
__ Ill
LASS NO.
I.(L~M STLH(.
8222 til 38861
-
•
...
QUANT. AAHT.
,
I
/
/
.
~
--J
6--'---...:.OO_:t2
I ~
--:J
o I
Pas. Po~
2
Q~ r-l£,,'~ tIC
MESS
aot~
p!}P
r
t; ,
AfAT dll'l r'l ,114", I.... ot ,,r',tlbl'l" I:"" A, lo..,tf!,.tI~I.··,,·.~ .. t ~i.'r,".a.,! I. ,,1,1,/1." .....11.,
.,1 lilt' ..JI-""
"., ,'-1'
1'1 t'
'll:,'"
1\.
'"
,r,1 ; ..,'I.·.P'I.Jt'l!,I.... J "'.' .:"
PHILIPS
_."..
2
4
3
•• I ••
-171-
• a
b
Ul
COlI
"0,'
.9 5 ......--+-.........-.:=-.---
d
o
-+1
o
+0
00-5
.
I tb! Iq2
- .
b,1.,0 ~-
,.J... A. ~ . c:;6
e
\3 -
·v·~ .~ .. Ra in ~ micron GENERAL
tNT
ROUGHNESS
EDI1.
ALGt:~
AUWHEIC
..
.3,2-
Ol,
01 0
UN-..p 21
c::.u ZN 39PB '2,S 11,01-IV 1
......
ASy ....' MO.
SIlMJISTEUI.....
OUMT. MIff.
SCALE SCHoUL
CLASS NO.
~
SPI.\CE..R
8222 111.3885
JF=~=;~~~;C;;=;;;;OSbitieif;dUiiiri8S:V:-;;;~==~~~~~~
-172-
QJOTATION No. GS/83-469
TECHNIO\L SPECIFICATION FOR OR'I'ill-MODE TRANSDUCER REFERRED TO IN ABOVE
Receive band (see Note 1):
11.45 - 11.75 GHz and 12.5 - 12.75 GHZ
Transmit band:
14.0 - 14.5 GHz
VShR of Combiner (see Note 2):
1.08 over both bands.
Isolation:
3SdB over both bands.
Maximum Power Handling (transmit):
2 kW continuous.
Insertion Loss (receive band):
Not more than 0.3 dB
Insertion Loss (transmit band):
Not more than 0.1 dB
Input Flanges:
WR75
Output Flange:
Circular, non-standard.
Overall length:
203rmn.
lVidth of output flange:
6Qnm.
Internal diameter of circular waveguide at flange:
19.94mm.
Length of l\R75 arms:
600.
See sketches.
NaTE 1:
As indicated, the combiner will cover both receive frequency bands. The port nearest the output flange is the transmit por-t and the port furthest away is the receive port.
NaTE 2:
The VSWR will be 1.08 in the two receive bands 11.45 - 11.75 GHz and 12.5 - 12.75 GHz, but may exceed this level in the band in betlYeen (11. 75 - 12.5 GHz). The VSWR is measured with a matched load placed in a length of waveguide of internal diameter 19.94mm. bolted up to the output flange.
GS:jm
, ...
,~ ANOREW ~'
;' --
~ ~
0 ! R ~::'J !
ANDREW ANTENNAS
LOCHGELLY. FIF-E liREA r BRITAIN KY5 9HG
Page 1 of 1 ~- JlIDe 1983
02
.9.75
7~
!g,os NOli IUNL£5S orHDlWIS€ IiT4TEDl I.
IN~T
_1N08 PUI as :108
a.1lEMO\/I 4I.L _
AND SH4RP (DGES
1'-----------------------;'-
(/1
taos I
...... ....::J
,p. I
2C," to,S· TYPo
tO,1
$ ~ Do
W,f 75 FLANGE RECEIVE ;:rJ,(JT.
W~ 75 FLANGE T,fJANSMIT PaNT:
Y 0.1
UNLESS
OTHERWlS€ IN
DIMENSIONS _ TOLERANCES
a PLACE IlECNALS I PLACE IlECIM4I.S 2 PLACE IlEC~L9
~
_
pRAWN ...
_-
~HEC"ED 1 -.---
APPO. ME
-'-
a1~, 4lJ
TItRLI ON '"' 47.00 SA SIC B.C.
1@/Y102J
APPO. fE 4PPO. PI
V .'\.of .-.
_
!~ .JLJ,V~3 ...
~
r::r.. .. .-V~":I 1=..:=_.--
...
0.2 .... 0.2 ... O.S •• I '''111
--
. _...
.--._--
SPECIFIED
MI LIMETAEa
------~
0_ •
2_ 5014.
Q.21111\1.
A_V
TO
-_.
..
ITOCI< SIZE ",,-
_, .. - ._- .. -"
ANDREW A NTfNN46 LOCHGELLY FIfE ~~~T _~~H AIN .. y s
_4_...
_.
~ANDREW ~-.-
! 02 _._
:.::3
!o.s.....
UB .arw....
! J ! I
vue;
THIS DRAWING 16 THE PROPERT>' DF ANDREW ANIINN4S AND MAY NOT BE REPflOOUCID WITt-tOUT W/IIT TF N 11: RMl~SION . _._-. . .
TITLE
__ __
Al D,s-iii" . L.~R
5HfET
BDfJY
18~4
I
----
Scheffer
----
---
-
------------------------------------------------,
IT
Ll'l
o
+,O'
I l-'
""J (Jl
I
GENERAL ROUGHNESS
(ex) 'P..~ A'F"LeV£E"IlJG 7o'QANIG vE&PAKt<elJ "Cf.\T 'RAliQe.... VAt-1 'Of ~ELIC~ITER' "IIU KI)~~EN \ ~2\Jt>eMEN! (ttl)
Not.
UNIT nm
SCALE
PROJ. AM.
~
4:1
.V. ·:--/·w v V .R, III mi"ClfIIIIrll
UN·D28
.""'1
MATERIAL c.u ZH
TOlERANCES UNLESS OTHERWISE STATED DIMENSION AHGlE
19 pe. 2.15
OJ
CIE
UN·D603
Root
PI 4 41 03
TREATMENT
8222 fit ~8b05
x ~-
'Z-o'-h/
T
.
19 AT&T ond f'hOp T-...nca.... B v AI,.,.. ••• ,_ _ Aopro4.C_n_oo-npoll.",_ ¥iI'IIt'nA the ."",IOen COlMI'1: ~ .... cxotr";' 0iWfl8f
AllY ... PhIIIlM l~"'''''''' B.V. IlII'I
PII'U" ~
f !
~·I .. ,
!
fY"l1
.01
----+-I !
i
I
I
l
---=~+_~
'1)00
MATEN
It~·
rsned e
ffi]-rnJ
MM
WOHLLEBEN BELICHTER 11,45 GHz
c.
....
-~-,---.-----
(:::::===~~_"':::=~~========1
x
c.
'Z )(c.'lI(SC.H£ M(b'><'3 . - _.---_ .... ---
.-.- __l~~~lJ.KSJY~ _e.22z.. ~'13bB H ._~_._--
a ,r=
L1PPt.t1 \/Lnl( OP ~1f.T SU~5.TI?M'1 UH''1(tl
-........::.~.l.O:-.a22z. _UL.3~
""
I
AVANTEI( AT lOb 50-I
~ll~f:::~==ije::::::;::=:i1.).l~~·_-._ J X.CAlliliER. B'2.~'2 III 3bB~1 L.xCIL.SCH{(' ~"s
MU-'
2l!..:..BfJ.J.6EL. 8212. 11136321
••• J •••
2)(·5t:1!M <$221 '" 3bUZ 2)( PE.N
DE CII?CLJITS oP O£ZE. PL/.\L\TS(N GOED uXic::.t-t t\P.oN5t LJlTfri Of
c
C,o('C/JlT$ "oj
-:'?U-Q.~_I'l"",!?...,20",---_
2)t, HII'f.GJCbMt-tE.T !,S'2.2. IqQbol..c34 r.il:::L-+----=-2_1'>_~U1Ol.ID£RR222 III 36LOI - - - ~7??141 ~'l~L_ ')l( oc.~",v~l? 1<'126.'501 STANOJ2'L\OIAlL.
_-----
UN UlM£N M£T ULfIO':N()(wM
~\JM MOtiT~I:i......l..$:l''''''''4+---l1*If-~IIIet-o-~i'''t!~_--ttl+tl-----H~~I---
6 x. ~1L.'SC\-lI?,lNs M2 '<6, L. k..CJL..c C;;C~I~ 1NS t-\ 21( I~
I
OPOE ~'" MEr \lE~GUl.D ORAl\fJ. ( '2 ..) Au
r'j=!' ;~ r-· ---I M-_~;:..J:!.!.;::.....,..!!C!.!.!Oll...!:~=-.1
""T~"'..I'__
J..Y..
II,
C.IL.5C.t·n'
.I...XC:'L.~CI-I~ ~\IS M21\~
d
01
;! I
III
II'd
1"
III
2- MN'SUJiTL WEN TJll\H~I~Toe INl(QI?Tf.H
If! I.
1-...........L::G:..::oUOUJM)
_.....L.·...,:-6"-=-1
D£2E Vl.1itP..I"'D/NC:: l'Mr/ll Of> CIl{'CUIT EN :SOl-DEllE"'"
I
l!JH O/'l[)(2 /)[ C:£~(U MNSlUli LIPP£.r-I I
C-15lCUITS l(o~TSLUI'jEt4 Tf.GC.Nf.\MDr. .CAll'k'IEIl (l"
3- T"NiSI~TOR L!JMEH,MINI26-e ~ IllS
V.'" ~2
DE.TM.. b SCl-II..\AL Ho LET UP ST~Nn ~ Of Tl?I.\NSIST~.
T£U
~JI.\IL.
-c., t1[T 6OIJOL.!)Il4
I\BL£ ~
T.o.\!
!lB-1
ZO M~~ ~~~L!.HU~~~~T"':"". P..UITUi DE. ~t:"". lE!._~~~~'='!1:!~GUlD.
~ £ _5C~IE:lf~I!,!~S(Ol'-IO. AI.\NP.:lRENGEN
C
t ~'"
C2.,
8 ,Z ~ ql;\LPI-/I.\/
v
'\I . . fl.
1ft
'9' _,,_......110
"".Al _ u .""''''ID ~.u
"".,,
C::11?c.uIT.
T~
.....
-...,
_.. ......1'......
Al("lM(".
~EL\M L.t1.\ i).
....-D28
\.I[j
....... l~
2:1 ~.,
. 1.
['I'
DL----,-----+--=--2
--=-------+-----:--""-'O···~~~:··,~·, ~~~~~~fOlIM~.~.J ,
Bijlage 8 8. In
-179-
Datasheets betreffende GaAs MesFet's deze
bijlage
transistoren: - Avantek AT-10650 - Philips CFX 13 - Philips CFX 14 -
NEC 673
staan
de
datasheets
van
de
volgende
AT·10650·1, ·3 AT-10650-1, -3 4-15 GHz, Small SIgnal Gallium Al'I8n1de FET
RECOMMENDED MAXIMUM RATINGS
,..........
FEATURES o o o o o o o
AVANTEK 50 mil FET PACKAGE
1.5 dB NF, 12.0 dB Olin @ • OH.I 1.8 dB NF, 8.0 dB Glln @ 12 OHI + 17 dBm P, dB @ 12 OHI Excellenl Olin Ind Nol.. Fillne.. WI. IDS Wide Dynlmlc Ringe All Oold·Blled Metalllzallon High Performlnce 50 mil plcklge
:Ol~ .... .25
I
los
Oper.
·sv
-SV loSS 200mW 17S'C 17S'C
-4V
foss 180mW 15O'C -85'C 1015O'C
Pr TeH TSlG
O.~ ~---,---~~--~---~
'7V
l Thermo, Resos'once. 8",. 25O'CIW (TCH = 6O'C)
7""\If---.,I
,L-__"',
.o~ .11
Drain Current
Conlinuoua OlsIipetlon 3 Chenn.1 Temperalul. Storage Temperalur.
OATE
L
VOS Vos
-'.....
c-.'
Irm/>OI
Or.ln-Sou,ce VolI.g. Gate-Sou,co Vollogo
MAXIMUM POWER DISSIPATION VI. CASE TEMPERATURE
Note•.
r---~/
SOURCE
/A--_....I
1 Oper.llon 01 ,h'l device .b~ Iny one of lh... pilameter. may ,hOrlen the MTTF Itom ,he de.lgn goala
o L -_ _- L
o
2 Operation 01 Ihls dellie. aOO1I. anyone 01 (heM PII'.meler, may
L -_ _..lL----l'--_-'
50
100
150
200
CASE TEMPERATURE. 'C
cau•• permanont damage 3 TC .... Sf-=2S·C.
DESCRIPTION The AT·l0650 aeries Is a gallium ar.enlde, n-channel metal semiconductor field allectlranslslor (GlAs FEll with a 0.5 pm·length recessed Schollky barrter gate. Ills designed lor high gain, low noise emplillcalion In both narrowband communlcalions and ,adlll amplillers and In wldebsnd electronic delense application. In Ihe 4 to 15 GHz Irequency range.
TVPICAL PERFORMANCE CURVES, TA" 2S o C
Among the perlormance features of this GlAs Fer are the low noise IIgure and lIet curvel lor Insertion power gain (15 2 ,12). maximum avallabla gain (MAG) and noise IIgure vs. drain current, Irom relalively low bias levels through loss. This slmplilles the bias reqalrements 01 ampillier stegel using the AT·ll1650.
12 10
•
'D
NOTES- IUHLU$ OTHERWiSe: IPEClflEDI
IXX
2. fOLERANC(S: -
./
•
"
""
i ·
2$
4
---
o
.010
~
2:-
IX
..--
-::""'
~---
--._-
o
o
10
20
Paramlta..: Taet Condltlona Optimum Noise Figure: Vos: 3V, los", 10 mA
Freq.
Unlta
Optn'
8GHz
dB
- 1 -3 -t -3 - 1 -3 - 1 -3
12 GA-
Gain @ Noise Figure; Vos: 3V, los os 10 mA
8GHz
dB
12 PI de gm loss Vp BVGO
Power Output @ 1 dB Gain Compression Vos : 4.5V, los: 30 mA Transconductance: Vos" 3V. VGS: OV (los: loss! Salurated Drain Currenl: Vos • 3V, VGS: OV Pincholl VOllage: Vos: 3V, los. 1 mA Breakdown Voltage, Gale-to-Drein: IGo" 100 ~A
10 _._-- - - - - . - -.. -- .. SOH•
:.
4
........... NFo
~
---~:----
S
/
J• 2
--- -'DOH.
_L ..--/'
o
50
12 GHz
dBm mmho mA V V
Min.
Typ.
8.0 6.5
1.5 1.9 18 2.3 12.0 110 9 8
20 25 -0.8 -4
35 50 -2
12,-----,."""'-,--,----,-,--,---,--; 10
-......
90 -4
-7
IVIDili. Inc • 31'~ 8o.ers 4'1• . 5inlJ elM., C.II 9505I-Genefill OlllCljC081 1'11·0100-CuSlOmef Stt'¥~e & Compontnt SoJles 140111496·6'10- rwx 910·339·92/4 -1£tEX 34 6]31
..............
----+---+-...::>'k-l~+-t-\-\
~,
cc
"
i"
s 1--------
...Zo
4 --_. -
1----
2
I=--:=:=t:::=fNiiiF:1o -1111
•. - _....
" ,-f-
---r-~-f--
o L.._ _- ' -_ _- ' - _ - ' - - - ' ' - - ' - - ' - - ' -.... 4
I ~
120H,'
--'
---'._..
20
'0
a 10 12 FREO., OHI
t4 IS 11 20
TYPICAL NOISE PARAMETERS VI. FREQUENCY VOS. 3V, lOS .10 mA Freq.
OHz
NFo dB
8 12 14
1.6 1.8 2.0
°A
RN
ro
dB
Nee
Ang
g
11
.51 .61 .52
159 180 -140
6.6 3.5 2.8
9 7
():1
o I
__
Ipl.mA
OPTIMUM NOISE FIOURE (NFa! AND ASSOCIATED OAIII (0,,) we. FREQUENCY Vos-3V, '.. _10mA
2.2 2.5
17.5
All All All All All
Max.
-.-
_/1~---I---t"':':"::=+--l
o L.._--' 4G
- 10HI·
.--L-+--=-=-t---l
I••, lIlA
ELECTRICAL SPECIFICATIONS, TA-25"C
NF o
V.. _3V '2 , - - - - - , - - - , - - - , - - . - - - , - - - . ,
---- - - - c------
--
INSERTION POWER GAIN rI. los AND FREQUENCY AT
_0.
--
~
I. DIM£HStOHS ARE IN-!.!!..
In Ihe AT·10650. all metallization, Including the gele, uses a system 01 gold and relraclory melels. This eliminates the corrosion, Intermetalllc growth and burn· oul problems associated with non·gold GlAs FET melal systems, thus helping to assure long term rellabllily under severe operetlng conditions.
Symbot
liS,,'"
OPTIMUM NOISE FIOURE (NFa! AND ASSOCIATED OAIN (0,,) rI. los Vos-3V, FREQUENCY -la.o GHI
ELECTRICAL SPECIFICATIONS, TAa25°C Symbol
Paremalara: Tesl Condition.
NF o
Optlmum Noise Figure: Vos ~ 3V. los = 10 mA
GA
Gain @ NF o: VOS = 3V, los'" 10 mA
PI de
Power oUlpul @ 1 dB gain compression Vos= •.5V, los'" 30 mA
gm
Transconduclance: V os =3V, VGS"'OV
loss Vp
Saluraled Drain Curren I: Vos=3V, VGs=OV
BVGO
Fraq.
Units
8 GHz 12 8GHz 12 12 GHz
dB
Min.
Typ. 1.9 2.5 10 8 + 18
dB dBm
Max.
---
28
rnrnho
20
35
rnA
25
50
90
Plncholl Vollage: VOS= 3V, los= 1 mA
V
- 0.8
- 2.0
- •.0
Breakdown vollage, gale-la-drain: 'GO = 100 ",A
V
- •.0
--
AWl.... II\( .3115 BoWI'1 Ave" SaRti eLlIl. Ca 95051-Genefal OlllCll408I121-0700- CuSklml' Sel~1l;e: & Componenl Sale5 t4Ol)496·6110- twx 910 3)9·9214. THU 34 6337
AT·106S0·S RECOMMENDED MAXIMUM RATINGS P.ram.I.,
Conl.'
Abo."
0 ......
Ma•.
'5V -4V
'7V -5V
loss 180mW ISQ"C -M'C lal5ll"C
toss 200mW 17S"C 17S"C
Srmbol
Draln·Source Voltage
Vos Vas IDS
Gale·Source Vollage Dram Current Continuous Dlssipalion J Channel Temperalure
PT TCH TSlG
Storage Temperalure
MAXIMUM POWER DISSIPATION VI. CASE TEMPERATURE
a:~
r;
0.2
f·
:I~
i~
NOll"
I
2
Ihl' devICe above anyone 01 UWIM par.,..,I.,. may shorten Ihe MTTf 1IOIllIhe deSign goall
0p~fallon 01
OpelolllOli oj
3
Ihll del/Ice above an.., 0.... 0' Ihe'. paramel.r,
p~rfTI8nen'
cause
OHz
Mill
"ng
d8
V08-3V, 108 .. 10 mA 5 21 Ang dB Mill
6.0 7.0 8.0 9.0 10.0 11.0 12.0 13.0 14.0 15.0
.71 .75 .72 .72 .70 .72 .70 .69 .69 .64
-148 -171 188 149 134 120 108 98 89
7.8 7.0 6.0 5.0 4.1 3.2 2.3 1.8 1.2 0.7
2.48 2.24 1.l1li 1.78 1.81 1..... 1.31 1.20 1.15 1.08
5n
FI8CI-
:1;1Q
r
TYPICAL SCATIERING PARAMETERS, COMMON SOURCE·
0.3
~!!: 0.1
'--c' , Thermal ReSislance. U",. 25ll"CIW ITCH - 60 C)
AT-106SD-S
0
m.~
0
50
d,amage
5n
Fr8q.
TYPICAL PERFORMANCE CURVES, TA" 2S'C OPTIMUM NOISE fiGURE (Nfo! AND ASSOCIATED GAIN (GAl fREQUENCr
.a.
Voa .3V, IDI -10 mA
12,-----,--,.--,.---,_,.--,-,--,
G'r-
10
~._---
~.
__
..
6
of
4
~ Z
-.----T"~+---t-+-+-+_l
'I"...
.. - -
t5
o
---_.
r
.......
......"
----_ .._-
TYPICAL NOISE IMPEDANC~S VDs - 3V, 101-10 mA
...
F~q.
OHz 8.0 12.0 14.0
o4~---:---~I--':10=--~I2-:--!14=--,':-I-l.Ll-'
R.'lectlOll e.lllel.,." r • Mill Ang .51 159' .61 179' .52 140'
OPTIMUM NOISE fIGURE (Nfo! AND ASSOCIATED GAIN (GAl"'''' VDI - 3V, fREQUENCY. 12 GH.
INSERTION POWER GAIN (1...1"1. IIIAllIIIIUM STAaLI GAIN (MS81 AND MAXIMUM AVAILAaLE GAIN (MAGI 'REQUENCY VD8 .3V, 2OrnA
12
.
11
10
t5
~
..
i
-69 -82 -97
.094 .100 .097 .094
-8 - 25 -40 -53 -63
.088 .085 .085
-72
.085
-88 -95
.083 .082
-78
-102
~._--
MIll
Ang
.63 .59 58 .59 .61 .64 .65 .67
.71
84 - 102 -121 - 138 - 153 -167 119 167 157
.72
145
I
1
L--'
II
r-G. / '
I I
4 3 -NfO 2 1
10
11
20
' . .,rnA
v 08 -eV.ID5-30mA 5 21
8 12
d8
Mill
Ang
-26.2 -26.0 -26.0 - 26.2 -26.6 - 25.8 -24.9 -24.8 - 23.9 - 23.5
.0411
0 -12 - 22 -30 -33 -37 - 43 -50 - 57 -65
OHz
Mag
Ang
dB
Mill
6.0 7.0 8.0 9.0 10.0 11.0 12.0 13.0 14.0 15.0
.72
-168 168 148 132 117 104
9.5 8.4 7.3 8.2 5.3 4.3 3.5 2.8 2.3 1.8
3.00 2.63 2.31 2.05 1.65 1.64 1.49 1.38 1.31 1.23
.71 .70 .70 .69 .70 .68 .67 .85
.58
93 82 73 62
Ang 42
22 4 -15
-29 -48
-60 -74
-88 -104
.050 .050 .049 .047 .051 .057 .059
.064 .067
-~--Ang
MIll .67 .63 63 .64 .66 .69 .71 72 .76 .78
-78 -94 - 112
- 130 .- 145 - 160
- 114 173 162 150
I I-"
()j
tv I
FIlIO.,OHI
~
-40 -54
-20.5 -20.0 -20.3 -20.5 - 21.1 -21.4 -21.4 -214 -21.6 -21.7
Ang
25°C
TCASE
•
79
51 30 10 -6 -24
8 ,2
MIll
21
30
MIG
I
-
l'D
31
o
r- r-
1...1
I'...
" r-.....
2
~AU
"
'1"0 I I fRIO.OH.
10 12 14 111128
N-CHANNEL LOW-NOISE Ku-BAND GaAs FET
The tranliltor il houlld in a miniature ceramic encapaulatlon and II apecified in a low-noise amplifier circuit. Fllturll: • 5elf-allgned proceu: high conformity and Ihort gate length 10.6 11m); • TIPtAu matalllzation enlUrll long life; • Hermetically IIIled encapaulation protectl the chip to provide long term performance ltablllty. Allo available In chip venlon lCFX13X). QUICK REFERENCE DATA Typical valull in common'lource conflguretion at TCIII mode of operation
C.w.
•
26 0C
f GHz
VOS V
10 mA
F~gt
Ga dB
gm • mAN
10 12
3 3
10 10
2,2 2,6
8 7,6
28 28
• Melluring condltlonl: --1 V < VGS
W I
<0
MECHANICAL DATA
Olmenllonl In mm
Fig. 1 FO·92. Source connected to metallized lid
I ~
(Xl
~1'24 to,2
Q;1
O,lOtO,05
5
+--.
9
JJ
O,51±O,05 1-6,3±O,2-
lZ ......
1(
Augult 1986
-
___ C_F_X_13--_J
l
------------VOS -VGS
Saturated drain current Total power dissipation up to Tcase • 115 °C
lOSS Ptot
Storage temperature Channel temperature Lead soldering temperature up to 0,1 mm from transistor edge; laid"; 8 s
max.
6 V
malt.
6 V
malt.
100 mA
max.
300 mW
-65 to + 175 °C max. 176 oc
Tstg Tch
C_F_X_1_3
s·per..,..etan Icommon source) Typical values; VOS = 3 V; 10.10 mA; Tamb· 26 OC; Zo· 60 n
RATINGS limiting values in accordance with the Absolute Maximum System (IEC 134) Drain-source voltage Gate.source voltage
Jl..
_N_._ch_an_ne_I_lo_w_.n_o_ise_K_u_.b_a_n_d_G_a_A_S_FE_T
max.
Tsid
260 °c
f GHz
Srs
Sis
6 7 8 9
0,91/-1020 0,89/-1130 0,88/-123 0 0,86/-1360
10 11 12
0,85/-151 0 0,83/+1600 0,82/+165 0
0,0271-31,61/27 0 0,0251-31,91/280 0,025(-32,1)/320 0,0261-31.81/380 0,0281-31,21/46 0 0,0311-30,11/67 0 0,0361-28,91/69 0
Sfs
S05
1,1611,261/81 0 1,0810,67)/680 1,05(0,451/67 0 1,0410,361/44 0
0,75/ -71 0 0,75/ -81 0 0,76/ -900
1 1 0 1/31 0 0,941-0,681/200 0,871-1,191/120
0,77/-108 0 0,77/-114 0 0,77/-117 0
0,76/-1000
The figures given between brackets are values in dB. THERMAL RESISTANCE 200 KIW"
Rth ch·c •
From channel to case lZ..... ,
71...02
80
400
V
'0 lmAl
P,ot
ImWI
\
fapl
-Vas IVI
\
•
4
20
I
-zv
,
11/
\ o
o
100
\
T... ("cl
• 20
~
•
fapl
I
-10 IlIA I
I
8
Fig. 3 Drain current II a function of drain·
source voltage and geta cut·off current II a , function of gate-source voltage. Typical valu..; Tcall - 26 OC.
CHARACTERISTICS Tamb- 25 0 C
8
10
II0HzI
typo
low·nolll empllfltr Icommon-lource) at TCIII - 26 0C
<
Saturated drain current VOS-3V;VGS-0 Pinch·off voltage VOS - 3 V; 10 - 2ooj.lA
-
Mutual transconductance VOS·3V;·1 V
Om
lOSS V
IP)GS
typo
1.6 to
>
typo
3 V 4 V
25 mAN 28 mAN
Maximum availablegeln VOS - 3 V; 10 - 36 mA; f - 10 GHz
typo
10,5 dB
VOS - 3 V; 10 - 35 mA; f - 12 GHz
typo
9,0 dB
F dGt
Ga dB
mode of operation
f GHz
VOS V
10 mA
c.w.
12
3
10
<3,0
>6.6
36 to 100 mA
1Z
Fig. 4 Noise and aaoclated geln as a function of frequency. Typical values; VOS· 3 V; 10 - 10mA.
APPLICATION INFORMATION
Gate-source cut·off current VOS·3 V; 10 - 2OOj.lA
____"\ r
VOSIVI
10
zOO
Fig. 2 Power derating curve II a function of case temperature.
" KIW II SI unit for OCIW.
"-3'0 VD8"3V
10
I
' / ;J("I"
I
G. (dal
-IV
40
\
zOO
lZ....2
vGS"O
,Lin.... emplifler Icommon·source) at Tcase - 26 °C mode of operation
f GHz
VOS V
10 mA
Pu mW
Gpo dB
c.w.
10
3
36,
> 10
typo 10
,r
_
-------_..../ '------------------------ -------------------------_/ Conditions for Figs 5 and 6:
Condition. for Figs 7 and 8:
VOS 3 V; 10 = 10 mA; Tcase = 25 °C.
VOS· 3 V; '0· 10 mA; Tcase .. 25 °C.
K
+,
_---------,
'-....
+J
10
r 0
0
III
~
~
10
-I
Fig. 5 Input impedance derived from input reflection coef.ficient sl. co-ordinates in ohm II 50.
10
r
10
-j
Fig. 7 Output impedance derived from output reflection coefficient 'os co-ordinates In ohm x 50. I I-'
():l
(Jl
I
180
Fig. 6 RlYene 1nln.mlaion coefficient 'no
0
1t----11-+-t--+-+---if-+-+-:::r:.:...+-If-::;j
7UllO.
180 0 1t-~1--+-+---t-+-j--+-;;;"'--4---t--I--..:ti
Fig. 8 Forward 1nlnsml..lon coefficient 'fl.
i( ~~1"2
TRANSIS10R FfT AU Ga As FAIBLE BRUIT IXx:lH.NTATlOO PRCNISOIRE
AVRIL
CfX 14
C F X 14
1982
P....J" 2
Li ..it.S absolue, sole", "urn",,, CJ:;J Il4
l.e Cf X 14 est un transistor II effet de champ trh faible bruit II I' arseniure de Gel hum pour utilisation jusqu 'en bande J. 11
pr~scnte
les avantages technologiquea auivants :
Il'cUL.1Ufl 'J. i j
le
IOdX
nuHallisation au titane platine or herm~tique
I
6
toiOUI n..:
'rch
et protection de Ie puce : bonne atabilit6 des performsnces
IIldK
min GH~,
.... K
t
CAkACllHISTIQUES PRINCIPAlES T = 25 DC C Utilisation feible bruit
Hod~
~
de fonctionnement
12
c.w.
16
• em
V DS V
IDS mA
3
10
)
10
~
d •
Ualeurs typiques.
f CHz
mr·
lOU
m.
N opt F dB
G.
ga
30 2.3
8.2
2.7
6
\
• 20t)
30
IlUNtll:ES MECANl'.!UES
sources connect6es au capot m6tsllique
mill
\
\
)00
O.Jo.~·OS J)n1D
~
o
+~I ~° o
:--l- -~~ --I--.----_-_-_--.PN~=====.-::-_-:t:_=:~ - l - .. - . - . - -
Source
Source
llr1l1e
o
50
0,
-65 175
O(
.,
O. 1 INII
mA I V
dB
O(
115
250
II ..
me6ur6e pour V de 0 • - 1 V GS 01~llsiuJl~ CU
l(J(1
grande dur6e de vie
Presente en bottier fO 92, 11 est ep6cif16 en emplificateur feible bruit II 12 et 16
Performances Rf
v
!:>
II~
bonne reproductibilit~ et faible longueur de grille (0.5 fm)
- lIutoalignement
- boltier
V
4Do
Tc
( ,. c.)
\.
'\
.ISO
IIESl S"'/I NeE 'rHEHMJ \,lIlE LOf
I
crx
14
page )
crx
(AIlACTERlSlIQUES ElECTRIQUES
lI\ i J b ... t i Ull t .. I hJ e />1
Courant drain en aaturation
Hin
!l'.e.
Hal(
35
70
100
lOSS
mA
Ullflt:l~nt
=0
VOS = ) V , VGS
c.w. Tenaion de pincement VOS
= )V ,
lOS
= 0.2
-VGSP
1.5
)
4
, VGS
= OV
12
gm
25
)0
, lOS
= 0.2
Cd
dB
db
>
( 2.6
10
(
3
)
7.5 6.0
en 4mpllflcateur 11nealre,
f
I GS
application
IlIA !V
II - IV
Courant de fuite grille-aource
= 3V
N F opt
DIA
1
Vos V
GHz
VOS
Jus
liS V
16
V Utlli~atlon
= 3V
V
G"~
IlIA
Transconductance VOS
It
f
MUlle
U
14
1
5
fA
c.w.
lOS
3
10
I'L 1 mW
1111\
typ 20
35
Gpo dB typ 7
mA
Gain en puisaence diaponible lila d mum
I I-'
f1
= 12
GHz HAG
10
dB
f2
= 16
GHz HAG
8
dB
, - - - - , . IOI'---~
~ I.
... ,
I c..
"t ~
..,.......,
'II • 0,
~---
.
..
I
..
". '..I . "
-.:)
I
t
'.'
r.,. I.
CU/
_.
GQ
10
..........._---.1--1 II
-
--
- --
-~,
.
..
-- I---
--
C')
.2JJl]
NF
\0 -I,
C,.&)
--
"
'.----I -
OJ
_
1•
1&
,
10
'1
crx
page 6
14
page
~
[I~
14
-----------------------------------------------------------------------.-------1
PAIlAMURrS 5
Voleufs typiqucs
V • ) Vi ID • 10 .Ai DS T
80urce COIMIune VO!i ::; 3V , 10 ::; 10 rnA ,1 8mb
Z~oC
,
Z
0
::;
C
•
2)
°C.
50 ohms
,
.j
GHz
f
B. 18
6
0.08/-114°
0.OZ6(-31,6)/11°
1.460,Z9/63°
0.72/-96°
7
0.06/-1Z7°
0.OZ4(-3Z,4)/IZo
}, 36( Z ,6~)500
0.71/-105°
0
0.04/-141°
0.OZ4(-3Z,4)/100
}, 34( Z. ~5 )36°
0.69/-114°
9
0.01/-15~0
0.OZ7(-31,~)/Z~0
1.37(2.77)ZI°
0.60/-1Z9°
10
0.79/·171°
0.03Z(-Z9,O)/300
},37(Z.7J)}0
0.69/-140°
11
0.76/+174°
0.04Z(-Z7,6)/33°
},36(-Z,5l)-14°
0.70/-163°
lZ
0.71/+160°
0.O~4(-Z~,3)/36°
I.Z9(·Z.10)-300
0.71/-175°
81'8
Sf8
805 Imp~d8nceB calcul~e8
d'entr~e
0
~
-j
Coefficients de transfeft inverse SOB
I l-' (J) (J)
90·
I
'eo·H--f---1r--+-+-f---ir--+-+--=.;::-...:.....t---iI--'-n
page 7
C~
X 14
------------------~-------------------~---~---------~--------------------
-189-
, Vos • J vi 1 0 • 10 mA; T~
• 2S
o
c.
+j
Impedances de sortie calculees
to
....._,._--__=r____r_
H---+--.;;.;.;..........-+-;.;.:.-~.....,~-
~
Coefficient de transfert direct Sfs
, goO
+'
i
1eO·/+--+--+--I---i---f-"""T'-+-...:r--+--'T'""-+--T1 O·
j
NEe
MICROWAVE TRANSISTORS SERIES
NE673, lOW NOISE Ku·K BAND GaAs MESFET PIII:~/lIU D/~/I:N8J(JNS
NE673
NE67300 (ClI/P)
PACKAGE CODE· 83 (Un;'. in mm)
(Un;'. in I'm)
PIlElIMlNARY LUTA SHEET
Low Noise Ku-K Band GaAs MESFET __.. ~ (lAYl"
Ql SllVA'ION
JlATlIRFS
DESCRIYTJON AND APfl/CATJON..'1
• VERY HIGH f max l00GHz
The NE673 fealures a super low noise figure .nd high ISsociated gain thru K·bend by .mploying • recessed 0.3 micron gale and uipl••pil."ial technology for industrial, military, .nd spac••pplicltions.
• lOW NOISE FIGURE 0.4dB, Ga - 14.6dB at 4.ooHz O.8dB, Ga - 11.5d8 at 8.ooHz 1.4dB, Ga - 10.OdB at 12.ooHz 1.9dB, Ga· 8.OdB at 18.ooHz 3.3dB, Ga· 6.OdB at 26.ooHz
:#~~~~:
J -- f-+-++-+---+--+--I----l----J
~ ~~_. ~J =:~_-._ --~~-._-J
The device is available IS a chip INE613001. The chip's gate and chenne' .re glassivaled with a thin layer 01 SI,N. for mechanical protection only. The NE61383 is In a rUllll8d hermelically so.led metal'ceremic slripline package selected for NFopl performance at 12.0GH•. The NE67383·4 is selecled lor NFopt performance at 4.0GH •.
• 0.3 MICRON RECESSED GATE • N+ CONTACT LAYER
(Triple Epitaxial Technology)
__
D
NE PART NUMBER
'max
Maxhnum Fflquency of Otcilla.ion II VOS· JV.IDS· 30mA
..
ZSK401 CHIP MIN
TYP
MIN
TYP
Nfap.
G.
M••imum Avelleble Glln J •• VOS· 3V, tDS - 30mA , . BGH' , • 12GHI '·IBGHI Op.'mum Noi•• Figu,e'•• VOS • JV,IOS· IlImA f · 4GHz, fopt •.64L68°. R n •.38 f · BGH., rap •• .56L 115". R n • .20 t • 12GHI. I' ap •• .481. .155° • R n •. 20 , • IBGH•• lOop••.46L-3Jo, R n •• 40 •• 2BGH.
:: ~::;~:
PldB
Output Power .t 1 de Compr...lon Point •• VOS - 3V ,lOS' 3l1mA 1'12GHI
SEE NOns ON P A Q E 3.
-
. "'" j
-----
J
". 100
GH'
100
15 12 8.5
dB
dB dB
..
15 12 8.6
-
I
I
---t--f'-.
•
~
II
,.
,
I
N
I
I
,
I'
o.~
V!'
i•
"
•
. •
N'. I
•
-
U
20
I 30
'MiOUltlf;v 4Gtld
dB dB dB dB dB
0.4 O.B 1.4 1.9 J.J
0.4 0.8 1.4
1.6
a.
ASiocl.led G.in Optimum NOi'. Figuf. •• VOS· 3V,'OS' 10mA , . 4GHI , . BGHI '-12OHI
.SQ
MAX
II
MAG
...... ,
,
13 MAX
•
.. r-""C'-r--,----.,,..,rr~~--~
NE67383/NE67383·4'
NE87300
ItAJ I RIGISURID NUMUR PACKAOI COOl UNITS
TYPICAL NOISE FIGURE AND ASSOCIATED GAIN VS. FREQUEl"CY FOR THE NE67383 AT Vns· 3V AND IDS - JOmA
TYPICAL GAIN VS. FREQUENCY FOil THE NE67383 AT VDS' 3V AND IDS - 30mA
PERFORMANCE SPECIFlCATlONSfTa-l5"CJ
PARAMIURS AND CONDITIONS
Bonding p.d .....
PERRJRMtlNCf CHARtilTERlflTK'Sf1i,'Z;('J
• PROVEN RELIABILITY AND STABILITY
SYMBOLS
-
0.6' 1.8
I
NOTES: dB dB dB dB dB
8.5
14.5 11.5 10.0 B.O 6.0
12' 8.5
14.5 11.5 10.0
o I
2. NE61383·4 Ilt.".d tDr NF DPt . ' 4.00HJ. Th. ltand.,d NEal383 'It..tld .tI2.00H•. 3. Oeln C.leul.,lonl; MAO _
dBm
14.5
14.6
t-
ID
4.
~ Ckl.JkT'=1L 11.. ,.,AI:I lS.al
lSI I ~I - 181 all 218 111 .1 • A-5 11 5 11 -$II$al 11 a
0'
.1.,..
TV~lcaj w4lu.I D' nDI. . .Igu,...... thOM Dbt.ln.d wh.n 8O'Mo ot "'- d_lee. from IMMTlber Iota ""'.,.. Indntldu.Uy mtlUU,ed In • clllCuh with the Inputlndlwldu.Uy tuned tu otttein th. minimum v.lu.. M.'mum vaju. . .r. elh.rl ••lllDllthed DI't th. plodwctlon Une .. e "10"--10" KI. .n!nu , ••t with the tu,e tuned '01 the ".enellc" type but not .eh ,peelmen.
'01 •
'''t
---y -.
----
---.--
--_ ••
_ ..... -
- _• • _ ..... _ _ ..
_
..
ElfCTRICAll1IARACTfRISfICSf1Q-lf"CJ
Nf61JOO COMhlONSOlJRCf SCAlTERINGPA/lAMETlllS
NE PART NUMBER EIAJ' REOISTERED /\lUMBER PACKAOE CODE SYMBOLS
PARAMETIRS A/\ID CD/\IDITID/\IS
NE61383/NE61383·4'
CHIP
2SK407 83
U/\IITS
MIN
TYP
MAl(
MIN
TYP
rnA
20
40
120
20
40
120
Orlin Currlnl '1 VOS • 3V. VGS· 0
'OSS
NE61300
.",
MAl(
Vp
Pinclt..,,, Volt. o' VOS - 3V. lOS -O.lmA
V
-0.5
-1.1
-3.5
-0.5
-1.1
-3.5
9m
Tranlconduclaflclt.1 VOS· 3V. 'os-lOrnA
mil
'20
50
100
20
50
100
IGS
Gill 10 Souru lMklge Currin I • VGS - -5V
"A
1.0
10
1.0
10
R.1t
Thor....1R..llI.n
C/W
190'
450
PT
TOI.' Power Oi"ip.don
mW
400'
210
....'"I---+-I___-+-+-~:Sd--;;;I____..t-......t-·
SEe NOTES ON PAGE 3.
.
ABSOllJTf MAXIMlJM RATlNGSf1Q-lf"CJ SYMBOLS
PARAMETERI
UNITS
RATINGI
VOS
Orlin to Sourc;1 VoIl8ge
V
5.0
VGS
Gil. 10 Source VO'&8glI
V
-6.0
lOS
Or.ln Curren.
Pin
AF InJM,a1 Power
Telt
Channel Temper.lurl
T.tg
5101. Temperltur.
rnA
-
...
S-MAGN AND ANGLES: (VOS· 3V,IOS • 10mAI
sn
FREQUENCY CMH., 2000 4DOO BODO BODO 10000 12000 14000 '8000 18000
.115 .B9 .82 .7B .73 .71 .71 .67 .8B
-26 -50 -70 -88 -102 -114 -122 -12B -140
sn
SI2
&21 3.79 3.26 2.B3 2.55 2.21 2.16 2.11 \.92 1.81
161 141 126 114 104 93 90 76 63
.04 .08 .08 .09 .10 .10 .11
79 66 56 51 48 43 44 43 40
.11 .11
.59 .58 .54 .50 .47 .45 .47 .49 .52
-13 -24 -33 42 ·-48 -55 -62 ··64 - 70
NE61JSJ COMMONSOlJRCESCAlTERING PARAMETERS
120 40
·c
176
·c
-65-+175
IJH'll1'l1IAHACTlll/~TICSfTa~lf"CJ
It
-
POWER DERATING CURVE
\
~
i
"\
~
1\\
D
i
"'~ \
i
Ii
i
1
••
..
" ...
B
I
'\ \ .~ 1M
....II.-J JIhtPIII"JURI. 'I (c;.
...
. . ,.
DC PERFORMANCE
----
l--l--
Y ••
~
1
S-MAGN AND ANGLES: (Vos - 3V,IOS - 1 0 m A I - - - - - - - - - - - - - 4DOO
.- V I-""
,
BODO BODO
~
•
DIIl"1N YOL 'AOI. YoalYI
10000 12000 14000 18000 18000
.. -
•
•
lat
III
FREQUENCY (MHI! 2000
. /V ,. /
-jIG
YOI·OY
.117 .8B
JI4
.71 .71
.84 .69 .57 .82
-43 -79 -103 -126 -148 -174 1&7 III 84
3.311 2.B5 2.57 2.33 2.11 1.88 1.95 I.B3 1.74
&12 140 107 81
68 38 12 -II -42 -lI4
.D4 .08 /J7 .07 .07
.os
.10 .11
.II
S22 61 3S 20 12 4
-7 -15 -31 -58
.63 .~I
.62 .62 .61 .60 .57 .47 .43
·32 -58
-77
-94 ··107 -123 139 -169 137
Bijlage 9 9. In
-192-
Resultaten van S-parameter-metingen aan GaAs MesFet's deze
bijlage
transistoren.
De
8,9,10 en 11 GHz.
staan
de
S-parameters
van
metingen zijn verricht op de
de
gemeten
frequenties
De volgende transistoren zijn gemeten:
Avantek AT-10650 Philips CFX 13 Philips CFX 14 NEC NE67383 In
,
,
de Smith-charts zijn tevens de 'typical'
fabrikant vermeld.
waarden van
de
/CD
AVANTEK AT-10650,@
'·0
t~ lu
".
U
!
511
8
521
18814--.f--f----,t-----t
Id:10 rnA Vds=3,O V Transrnissie
278
98
-
14\ \lJ
T
@ Id=10 rnA Vds:3,O V
522 512
188f--J--11--1:-...t
M =Gerneten T = Typical
M = Gemeten T = Typical 278
Philips CFX 13 Philips CFX 13
511 521
Reflectie
188
Id=10 mA Vds= 3,0 V Transmissie
Id=10 mA Vds= 3,0 V
271 88
611
522 512
181
M = Gemeten
'T =Typical
T
M =Gemeten T
_ T .. _:_~I
Philips CFX 14
ttI_.
, .....1' I. - 4 18 ....' . -J.:<."_ _
Philips CFX 14 UI
511 521
Reflectie
188
....I
Id=10mA Vds= 3,0 V
\0
(JJ
I
Transmissie
27. UI
Id=10 mA Vds= 3J O V
522 512
188
M =Gemeten
T =Typical
M =Gemeten
T = Typical 271
NEe NE 67383 NEe NE 67383 9li!I
511 T
I
Reflectie
.....
Id=10 rnA Vds: 3,0 V
ID ())
I
27. Transmissie
9li!I
Id=10 rnA Vds: 3,0 V
522 512
M =Gemeten T =Typical
188
M =Gemeten T =Typical
-197-
Bijlage 10
10. Versterking-, ruis- en stabiliteitcirkels In
deze
bijlage worden metingen gedaan aan 5
transistoren
behandeld:
No. Fabrikant 1)
Avantek I
Type AT-10650-1
2) Avantek I I
AT-10650-1
3) Philips 4) NEC
CFX 14
5) Philips
CFX 13
HE 67383
De metingen zijn verricht bij een frequentie van 10 GHz. De stabiliteitcirkels en de versterking-cirkels zijn bepaald met het programma "GNCIRK", De
ruiscirkels
dat te vinden is in Bijlage 13.
zijn berekend met het
programma
"HSCIRK",
waarvan de listing eveneens in Bijlage 13 staat. Bij de stabiliteitcirkels staan de volgende parameters: a) S-parameters (amplitude lineair en fase in graden) b) DELTA : determinant van de S-matrix (lineair, graden) c) K : stabiliteitfactor (K)l stabiel) d) GMS : S21/S12 (dB) e) GMAX : maximale waarde van G (dB) f) Gamma source : reflectie-coefficient aan de gate zijde g) Gamma load : reflectie-coefficient aan de drain zijde h) Stabiliteit-cirkel ingang : straal en middelpunt (I) i) Stabiliteit-cirkel uitgang : straal en middelpunt j) Vp : afknijpspanning k)
Idss
verzadigings-drain stroom
(0)
-198-
7kfH1SiJto~
f::
Y
GH'2..
10
\If= - ~ V
('PhiLills CFX /3) ret = If) J#YIIJ Ws;' V
:IdS! -;::::;
811: S 12: S21: ~322:
.amp 1 .
R'
"'f
A
f ase
.779 .1324 .930
-145
.7l37
-112
-1 26
DELTA= .5467095613156
1135.562515974 4.36ee8672851 GMS= 15.9373469254 dB GMAX= 6.5983683875 dB Gamma source = .789956657977 146.824793641 Gamma load = .72183559265 115.518716921 ***Stability circles*** Input Center= 1.2764227749 146.824793641 Radius= 7.1S733871133E-2 Output Center= 1.40301791149 115.518716921 Radius= .199679821845 1(=
-199-
r=
M.S.
If)
.. ELECT RIC COMMN".
,",N~~.N.Jo, 0 ,_.
6112.
MINTED N
IMPEDANCE CMt AOIIITTAltCE COORDINATES
o
OW. ItO.
u.s.A. DATI:
A2.-
/3 - 0
-200-
Ci,eke/s M. B.
A'1. 13 .. D
. . . . 110.
DATE
.
_-
-201-
MAY7ji 5 &o~
f == ,0 61-/"2v,c = -oJ1g V
:r
(fhlFll1tek II T-lo6st:J -I )
r" =
10
.:Id,& :: ,
WlA
~J" ~
3' JtY1 tJ
amp 1 . t ase . 686 -138 S12: .034 7 321:1.9913 40 S22: .571 -99 DELTA= .38650759503 147.505873339 K= 1.0589121313632 GMS= 13.7612761842 dB GMAX= 12.2777617365 dB GamMa source = .889482861241 148.757515459 Gamma load .847196119833 117.756362114 ***Stability clrcles*** Input Center= 1.53853767304 148.757515459 Radius= .518552937163 Output Center: 1.97126575824 117.756362114 Radius= .942883919841 S 11:
=
,
V
-202-
M. B.
f= to GH"':l
.......
A2,.
"""TED
Ott
IMPEDANCE
ADMITTANCE COORDINATES
111/11 r1l:e k.
AT- 10650- 1
.0
..0
II
5.
0
12.
14
1.1
.. ...
.,.
:l-
• 0
I.
.Ot I
It
•
_uooo.. ... •... • t.I
II
0
I.'
"
'2
1.0
I.'
-203-
C;~ke/s
M.8.
Oft. 110.
MTE
11.2.
13-08-"
fI vitiY1l:e 1< flT-lo65'O-1
o
o
-204-
"" Y ELECT .. IC COlllMNY, ~NE .MIOK, N.ot,
0 ....
""'If
TED IN USA
IMP£DANCE OR ADMmAMCE COORDINATES
s..
12
" 14. 1. 01
.4
.4
Z
flflA'I'II:.ek II T- 10 6 1J 0 -I
I.
IQ.
O' , 1.5
14
t'
..4
-205-
"Iir~rJslsfo~
f =
10
GHz.
~ ::: - o~ 86
V
Jr
(flt/l1Y7 bek
:I'd -::
Ifiss =
10
3/
m tl
fJr- ,0 6$O-') V~s-;3
wtfJ
.:.mp 1 . f ase S 11: . 610 - 166 S12: .097 -32 S21:1.790 18 822 : . 624 -116 DELTA= .424437174033 102.235879119 K= 1.2006897626 GMS= 12.642949741 dB GMAX= 9.93554293222 dB Gamma source = .742907247268 -177.562970918 Gamma load = .752592924734 131.321817273 ***Stabillty circles*** Input Center= 2.90151759448 -177.562070018 Radius= .908274917729 Output Center= 1.92233427764 131.321817273 Radius= .83327882992
V
-206-
M.8 L£CT.IC COMPA .. Y. ~ ..£ .IIOO....... J.,
01". "", .. T£D
,.. USA.
11t/rJ Y} (;e k. fJ r-10.6 So -
'8
l.
.&
t.
.. 12.
14
1.
2
III
05
2
t.'
t.'
,.
I
-207-
\ I
Ctitke/s
i
on. NO. K"Y ELECT _IC COMPaNY, PINE: atIOOK, N.J.,
0 ....
""'NTEO IN
U~
IMPEDANCE OR AOflIITTANCE COORDINATES
A2..
DAn;
/It/II YI t~ k /JT-I06f56 - /
o
o
::
""'
...
.>
I.
IS
14
"
I.•
1.1
I.
to
-208-
M.B
"AT ELECTltle CO""NY. "'N£~.N.J.,
0'''. ""'NTED
NUU.
IMPEDANCE Oft ADMmANCE COORDINATES
111111Y1tel< II T-
to. !.
o
~
I. "
106 S D
-I
-209-
-r((AY1si.sto~ JJr
(PhiLifls . CrX/Y)
GH,
:I:d::
VjJ :: -2,,9- V
4c(SS
f.:
If)
If)
WIll
iltls = 3 V
= TO rYlA
3ri1F·l . ~:;li:
.843
~:;12:
~j4':::
-.,•
2 1 : 1 . i':' (1 ::;22: .('10
-11 :-
-13~
~::
DELTR=
.5S626G~~:'37
11 ::: . 702370761 to:: =- 1. -+ 345 1 4"':: 8 ~ S ~ G~S= 14.381176:l85 dB GMHA= 10.4':'6482j544 dB
Gamma 135.
~ource
=
.887662318739
71171·)793~:.
Gamma loa~ = .-~J809036956 126 . l~' 1205656 :~:t::~St.3bi 11 t/ ':: r',:les**:t: Input Center=- 1.1897:'~575':'2 135.711707930 Radius= .138172Q52375 OI.Jtput 1.43403~18535
Center=
126.15121215656 ~adius= .33026:353424
IIlt.to
CO
~'IO SIIITH CHAin h ' 50/1
..i O.S
,a.a
-210-
owe... KAY lLlCTalC COM~NY. PINlIlllOOK,N..I.,
0'''.
Plt'NTED N u.~
DATI
11.'2.
'1.."3-0
IMPEDMCE OR ADMITTANCE COORDINATES
-..,.y ,..
I.
o
•
I.
II.
of.
tcAUD -..METtltS ----~~
l4
,..
S.
!
IQ
,.
to
(lIM_
.......·CRIIlIIT
-211-
DW.IIO.
oan;
-
11.2.
23-0
-212-
t:e1i(Jsisto~ 1lL
f::
'1 ::
10
GH"t.
-0,7'1
V
(NEe NE ::I;f ~
:r"Sj
/0
~
WI
A
6r 183 )
l6's = .3 V
29 mA
S11:
amp 1 . t ·:ase .634 -162
:312:
.057
-22
521:1.80e 18 822: .639 -121 DELTA= .401588590662 91.7082067015 K= 1.69358883154 GMS= 14.9636061271 dB GMAX= 10.8899367027 dB Gamma source = .701124264579 171.585782868 Gamma load = .705201322173 130.347085596 ***Stability circles*** Input Center= 1.6256130262 171.585782868 Radius= .429279051943 Output Center= 1.61110873178 130.347005596 Radius= .418218992574
-213-
M. B.
TITU
7ft A YJ tiS I:OIt -lJZ
...
10
Il:AY ELECT.IC CO"""NY. PIME 1NIOOt(, ........ 01_. ""MTED N
IMPEDANCE OR AOMmANCE COORDINATES
-
Oft. 110.
u.s.A. DATI:
A
2-
13 -fJ8 -
"
-214-
...
Ci',4 kefs M.B.
1
.-
,..
• T
.... 4.
.... ..
..
-215-
NEe M.B '''11M CMAIIT I"OlIM 120....
KA'
~U:CT ,.IC co.....,,'. ~I"~ eM)OK. NJ..
0 '!III. ""INTED
If
Us.....
IMPEDANCE OR ADMITTANCE COORDINATES _,
11/-/l-'8~
zcl =/11 WIn Vd,sl ~o V
It" dB
r""n - ....., I!!".
DATE
~p~ ; 0,5"2. L. /3 so
G"'R)(
"KW\ : /0..IL
..•
• tf
1 tot
os
•
, IQ
0'
• «1OTt" o
0'
,,
,.
"
=
/(J, I
dB
Bijlage 11
-216-
11. Resultaten van gecorrigeerde reflectiemetingen Calibratie 1 Als test is een calibratie verricht te Huizen,
nadat enkele
ijkelementen in Eindhoven (THE-ET) gemeten zijn. Na de calibratie zijn de volgende elementen gemeten: - Wiltron verschoven ('Shielded') open lijn - Wiltron verschoven kortsluiting Verschoven APC 3,5 kortsluiting (lengte=7,5 rom) Deze laatste kunnen we ook gebruiken om de calibratie mee te verrichten. Het blijkt dat de correctie werkt, maar: - de open lijn 'versterkt' gemiddeld 0,4 dB na correctie - na
correctie blijkt de tweede verschoven kortsluiting
0,2
dB
meer verliezen te hebben
dan
de
ijk-verschoven
kortsluiting ter lengte van 6,65 mm. In
eerste
instantie
duidt
dit
op
verliezen
in
de
ijkelementen. Na herhaalde metingen in Eindhoven en metingen bij
Hewlett
oorzaak liggen
kon aan
Packard te Amstelveen bleek dat zijn. het
Later
feit
dat
dit
bleek de werkelijke de
lengte
van
de
niet
de
oorzaak
te
verschoven
kortsluiting niet exact bekend is. Dit introduceert zodanige fouten
in de correctie dat het O-dB-niveau
verschuift
functie
van de plaats in de Smith-kaart.
is
grootst voor een open lijn en bijna
het
als
Deze verschuiving nul
voor
een
kortsluiting (diagonaal tegenover elkaar in de Smith-kaart).
Bijlage 11
-217-
Calibratie 2 Met deze wetenschap is een calibratie verricht met een lijn in plaats van een verschoven kortsluiting op
de
APC-7 connectoren
meetobject
van
de
open
rechtstreeks
netwerk-analysator.
Als
is een kortgesloten stuk lucht11jn genomen.
Nu blijkt de correctie beter te voldoen. Calibratie 3 Om
deze
calibratie
verrichten
voor
SMA
beschikbaar
zijn.
"Eindhoven".
Er
met
een
moet
een
H1ertoe zijn
open
lijn
ook
te
gedefinieerde
kunnen
open
zijn twee adapters
lijn
gemeten
twee adapters uitgezocht die in
het
frequentiegebied 8-11,5 GHz binnen 2 graden elektrisch lang
zijn.
gebruik
'APC-7/SMA female'
kortsluiting directivity
even
Neem nu aan dat beide adapters identiek zijn en
de
~
in
,
adapter om
en open lijn te doen. met
de
sliding load op
de
ijking
voor
Vervolgens meet men de
'APC-7/SMA
de
male'
adapter. Na de calibratie zijn de volgende metingen gedaan: - Wiltron verschoven open lijn - Wiltron verschoven kortsluiting Verschoven kortsluiting APC-3,5 (lengte 6,65 rom) - Verschoven kortsluiting APC-3,5 (lengte 7,5
mm)
- Kortsluiting Gemiddeld
maakt
volledige
reflecties.
match'
van
men
een
fout kleiner
Dit
beter dan 30 dB.
'directivity'.
Om
de
dan
0,2
'port-
betekent een effectieve Dit geldt
precieze
eveneens
fouten te weten
moet men beschikken over een verificatie set.
voor
dB voor te
de
komen
-218-
:alibratie 1 1••
•• ••
.-11 .21
A.pJ.
CD
(JJ)
&SIJ (l-sJ..C)
t
1•• A.pJ. (tBJ
•• ••
.-11 .21
...
...
-
-
....
t
....
-.21 -.-11
-.21 -.-11
-
-1••
&aJ a'M S/wrC) aPe 3.5 6.85";
- - . . , (QI,) fa
.....
!!!
!!!
...
CIa
!!!
185 181
-
~,
-1••
....~
!!
fa
.....
!!
!!
CIa
!!
(;gJ(l~
...
...
~
&aJ aw.-~ fNIC 3. 56. 65 ..;
J,
182 181 1. 17!1 178 177 176 175
~
(QI,)
17 15
19 ~,
fQ
.....
!!
!!
11
...
CIa
!!!
(QIz)
... ~
!!
fQ
.....
!!!
!!
CIa
!!
!!
...
...;
CtJIJr.U,., IW.
:alibratie 1 1••
••
.61
•-11 .21
A.pJ.
(J/)
&aJ a'M ~ aPe 3.57.5..;
t
...
..'V
-.21 -.-11
..
-.61
-
-1••
~,
fa
.....
!!
!!
......;
CIa
!!
(QI,)
...
!!
(l)
....
A.pJ.
as.•
t
• • •
(t:IJ)
QJJ fSJIJlng
- - - . , (QI,) fQ
.....
!!
!!
CIa
!!
-1
!!!
......;
...
L-'J OJttwftl.,dyl
QJJ fSlttIJng
&aJ af. S1tcrCJ aPe 3.51.5";
-9
1.
-5
225
-7
135-
-{}
91
-11 ~
-13 fQ
.....
ct.
~
~
~
~
~
,
(QIz)
t!ilo
.......;
L-'J
l1JJtwftI.,tiyJ
45 I
fQ
.....
~
!!!
~
-219-
@
bratie 1 A.pl.
J• •
(JJ)
u..-.eo6«l
A.pl.
••
(JJ)
IAITeo6«l
f
.BI
.-11
.
.21
-.21
..
-.-11 -.BI
~
,
(fj1Iz)
CIa
!!
lilt
.....;
!!
-
~
-L.
...
GQ
(fj1Iz)
CIa
!!
!!
,
!!
!!
2!JI F_ fJ.g) IJ.- , eoI:MJ
f
225
a., eo6«l
215 2JI
215
- - . , t&HU CIa
!I!
lilt
.....;
!I!
...
GQ
!!
!!
:>ratie 1 A.pJ.
(JJ)
J. •
.,..• t
t
lQ
!!
A.pl.
...
!!!
~,
!I!
CIa
!I!
(fj1Iz)
lilt
lQ
.....;
F_ rJ.gJ
t
(JJ)
tJ.-, eo6«l
!! 51
F_ (tIegJ
45
t
-II
...
!!!
!I!
31 ~
lQ
to...,
!!!!
!!!
~
!!!
!!!!
f <TiHz) ~
... ~
25 21!
fa
to...,
!!!!
!!!
~
!!!
~
lilt
...
..;
-220-
:ali bratie 1 1• •
A.pJ.
@
1• •
(til)
1J_,.6«I
.W
•• t • .fI
(til)
•• t ..fI
...
...
.21
.21
-.21
..
~
-• .fI
-• .fI
-
-.1iI
-.W
---.. ,
-1..
CQ
.....
!!
!!
"..;....
CIt
!!
(Qf,)
!!
-.W
- - . , fGHJr)
-1• •
,
IJ_,._
-2
-.I
-.I
-6 ..g
-B ..g
-11
-11
-12
-12
-14
-14
-16
.....;"
CIt
CQ
!!
!!
!!
F_ ft:J.gJ
Co,.6«1
t
-16
-18 -21
A.pJ.
.W
--. , CQ
.....
!!
!!
CIt
!!
f&H.)
-18
"...
-21
--. ,
..;
!!
Sol. . . OFF_
CQ
.....
!!
!!
~ GfPC
3.5)
t., •
!!
f&H.)
"...
CIt
..;
!!
7.5_
®
:al ibratie 1 1• •
.w
",J.
1• •
(til)
lito. , .6«1
•• t ••
.w
Co,.'-'
•• t ..fI
...
...
-
-
.21<
.21
....
....
-.21
-.21
-.W
-1• •
",J.
--. , CQ
!!
.....
!!
-.w
"...
-1• •
1Jwo,.'-'
18
CIt
!!
f1iHz)
!!
..;
14
11
11
6
6 ~ CQ
.....
!!!
!!!
ClIa
!!!
!!!
F r&HV
.....
!!
ClIa
!!
!!
"... ..;
t
2
........lila &_'':--; llFl'..c
CQ
!! F_ ft:J.gJ
14
2
- - . , f&H.)
~
~,
CQ
.....
!!!
!!!
ClIa
!!!
(AFC.£ 5) L.a • 6. 6S _
!!!
(QIz)
lila
.... ....
-221-
ibratie 1 r Ailpl. frB) rt rt 'I
" "., • • Ir
r
(tID
t
...
.21
....
-.21
-• .fI
-
~,
lQ
.....
~
~
CIt
~
(QIz)
"~
~
-
---. , Ui1eJ
-J._
.....
~
....
CIt
~
~
~
~
"~
....
511 F_ (J.g)
F_ (J.g)
... .J:eJ
t
f
c.., ..1etJ
45
•
t
c..,
"Ii
s:
,
31 25
SO
,
- - - . , (QIz)
.....
~
~
"~
CIt
~
~
....
!!!
21
..... ~
~
~
Ill.... 0Ff_
Itl.... DH-i ~ ( II.JJ 22IfF5lI )
CIt
~
q.,
( II.JJ 22IfF5lI )
bratie 2
, ,
Ailpl.
frB)
Q.JI (SIlt/I"!] J.-I)
t
.
""
, ~
"-
~
I
.~
.~
lQ
,
.
,,
r
Itt •
~
q.,
~
__ _ leU_
cm-€I#CJ"~
- - . , (QIz)
aa
a·,
CI-"1I9 pF pFAil C2-4.lE-29pFAII?
"~
....
~
Q.JI (SIldIns J.-I)
t
--
/
,
/
~
"-
~Q
OJ
~
llIill
~
~
~
!!
q.,
2J S'Itr4 J) SJltII"!] I.-J
-
F_ (J.g)
lQ
«-7 GJllJrwUon J}
""
!!
F
(Qa;
SJltIJ"!] I.-J: NtrrJ. - III-II,. IItJtIa/ 5372
~
"~
....
-222-
Calibratie 2 J• •
.,,1.
•• t ••
~
•• "'1. •• t
J• •
(JJ)
GSlI
rs-i)
(JJ)
GalI2J-V
~--
-'-Jl.JJ
.-11
• ./1
.21 I.-.21
....
-../1
-
-L.
--. F ll:)
.....
~
~
ella
~
F_ fJeg)
./5 35
~
.....
--. F
(QI,)
..;
GSlI t!hMJ
t
ll:)
.....
~
~
.
t&/IJr)
ella
~
...;
....
~
F_ fJeg)
• t I.
25
I.
J5
116 --.. F ll:)
.....
~
~
ella
~
~
.....
--.. F
t&/IJr)
..;
ll:)
.....
~
~
.....
fGIIll)
ella
~
..;
~
CJt....ufllf DtrI.
Calibratie 2 J• •
(JJ)
••
a-,_,-,
.21 I.. -.21 -../1
-
-
-L.
A.pL
•• t ••
(JJ)
• ./1
• ./1
....
J• •
--.. F ll:)
~
..... ~
ella
~
~
.
fGIIll)
..
-
-I• •
..;
....
J.
ll:)
.....
~
~
.
fGIIll)
ella
~
F_ fJeg)
a-,eUtl J56
--. F
..; ....
~
ea., eUtl
315
285
J2I
255 ---. F (Q6t) fiB
(Q
.....
~
!!!
01
!!!
!!!
-.
..;
....
225 (Q
.....
~
!!!
01
!!!
!!!
-.
..;
....
... --
.....
-223-
bratie 3
CD
(JJ)
.!M c.JllrwUOft 1)~
2J~ 3) SlltIJng lA«I SlltIJng lA«I, N.l.tt Palo.
IIItIJ " 81M Sr.,... 111M ~,
-
...CII
Ira QS
liS
Ira CII
.....;
Ira
~
~,
...
Ira ..;
... ...
~
,..I.
f1iH,) ~
~
Nt'-11S1H No. .IIJ!iB66 , Nt'-11S1H '-1.....
F. . ftI.sJ QJJ flJlrMJvli:y)
t
An-~.-rlng oIwtnge ~ i;o Nt'-11S1H
..I. No. 5I1!Ji79 wi»- eJ-o-t-J lengUt l.
l~-J
....... lJuwoUvl4y.t1ll 1Id• ..I. GQi_ic.
--. ,
...CII
Ira QS
IS
Ira CII
.....;
Ira
~
f1iH,)
...
Ira ..;
... ...
~
~
c.JllrwUOft IJftG
lratie 3 A.pJ.
1• • A.pJ. (tID
(JJ)
~
&SU
t
•• t •• •.fI
.!M t»pJ
GaJ~
.
.~
-.~
-..-..
-..fI - - . , (QIz)
.....;
Ira ..;
... ...
~
... ~
-L-..
&SU
t
~
.!M t»pJ
Ira QS
QS
5
F. . ftI.sJ
- - . , (QIz)
-I 3 2 1
... ell
Ira
Ira ell
~
F.. ftI.sJ
~
.....;
Ira ..;
... ...
... ~
GaJ~
t
-1 -2
-3
Il
Ira
is
QS
...
CII
Ira CII
~
~
~
...
~
... .....; ~
- - . F (Q/z)
-4
- - . , (Q/z)
...
~
-s..
QS
~
QS
...
CII
~
Ira CII
~
!!
... .....; ... ... ~ ~ ~
~
18
III
&1 "i
iilI
9.1
I
I/
9.5 I
I
I
1:1 I
11.1
J.
I
11.5
N
J2.1
~
+
f
+
j
III
8.1 "i
iii ~ iilI lil
+
8.5
&5
-
c(
I
~- • ---'-t S
fl.1
8.1
0-
a
JI.5 JJ.I
(5'
"I)
,-
~
&~
~
I
&5
9.11
.1
.1
.1
III ie _ QI
....
~,QI
"*
fl.1
._ .ie .III
.!. ~
to!.
~
&~
r
l
~
III
r
---'-t S
9.5
fl.1
fl.5
fl.5
JI.
JI.
JI.5
JI.5
I
~
JJ.5
~
J2.1
&1
JJ.5
~
"I)
J2.1 ~
.!.
IS1
CJt
J.
til
J.
t!.
.!. ~
8.
&5
8.5
fl.1
fl.1
fl.5
fl.5 JI.
JII. 5
JI.5
JI.5
JI.5
11.5
~
J2.1
I
,
+ .L
I
JJ.I
~ "I)
I JJ.5 ~
I
.1
...
•
QI
._ .ie .III
I
JJ.I
~ "I)
JJ.5
J2.1
®
J2.1
~
I
JJ.I
.1
III
.1
.1
.1
...
. . .
0-
a .-to
~
(5'
~
w
"
•
0
~
I l\) l\)
,po I
ill .. III III iii
---.-t
~
~
~ "I)
JJ.5
(") ~
tI I V -'-
~ III III ..
JI.
+
.1
---.-t
~
JI.
,
.1
III ie _
JJ.I
JII.
11.1 J,
.1
&5
"I)
....
.1
til
~
fl.1
JJ.I
JJ.5 ~
I
CJt
~
w
I J2.1
~ "i,
.!.
8.5
[
~
~ IS1
.-to
I JI.
I
..L
~
Qc -
fl.5
.1+
JII. 5
~~ I &~ - ~ -,~ ;
lil
+
8.5
JII. 8
¥
(")
8-
~
n
I
J2.1
I@)
-225-
®
ibratie 3 IF
JI
JI 'I
A.pJ.
J• •
(til)
.- t ••
1J_,_WtI
t
A.pJ.
(JJ)
.-11
•
.
.21
.
-.21
..
-.-11
JI -... ,
Ir
...
...
....
QJ
ClII
ClII
.... QJ
.... !!!
!!!
......;
(GJIz)
....
... ...
...;
...
-.-
-J. __
~
-... ,
...
....
ClII
QJ
ClII
.... QJ
....
!!!
....
... ...
...;
... ~
1A,_MtI
U_s.UJ
F. . (J.g)
!!!
......;
(GJIz)
1.
5 -... ,
5'
...ClII
...
....
"ClII
QJ
.... QJ
....
!!!
!!!
......;
(GJIz)
....
... ...
...;
...
...
~
SoJtIretJ OFF_ SI.ri
-... ,
-2:i
...
....
QJ
ClII
ClII
(JK 3. 5)
....
QJ
.... !!!
!!!
......;
fIi1II)
....
... ...
...;
... ~
L., - 6: 65 _
@
ibratie 3 r A.pJ. r r r r
(JJ)
.-11
.
.21
, , ,
ClII
.- t ••
1J_,.t.I
t
...
J•• A.pJ.
(JJ)
-.21
..
-.-11
~,
....
ClII
...
!!!
QJ
,
....
!!!
......;
(Q{z)
.......;
... ...
... ~
-.--
-J. __ ClII
,.
- . . . , (Q{z)
....
ClII
... QJ
....QJ
!!!
~
......;
....
... ...
...;
... ~
F-lJ.s)
IJ_,_'-'
IA ••'-'
,
21
, ,
-2!1 -41 ~
"-ClII
....
....
ClII
'" QJ
.... QJ
~
....
~
'..." ...;
f (Q(z)
....
... ~'" ...;
~
~
QS
.... QS
'"
QJ
....QJ
~
....
~
'..."
...;
f (Q(z)
.... -. ... ... ...;
C\i
(J)
Cal ibrat ie 3 1. 1M .81 • ill
.48 .21
A.pJ.
A.pJ.
(J/)
lJtoorreolaJ
t
(J/)
t
II. -.;f6i
-• ./11
-..
-.ilI
-.611
...
-.81
-1. __
II)
Cld
185 lIN lIB
Cld
"as
II)
as
II)
~
~
F (QIz)
"...;
II)
....; ......
......
"-
.. F tQIz)
-I....
II)
Cld
Cld
~
181
185 F. . (rIagJ lIN 183 182 181
1
1
179 178 177 176 17!it.a
II)
179 178 177 176 17!it.a
II)
Cld
Cld
Cld
Cld
1
F. . (Jag)
t
"as
II)
as
II)
~
"as
II)
as
II)
~
~
"...; ......
F
tQIz) II)
...; ......
"~
......
--
-------
....; ......
"~
I
tv tv I
CorreoIaJ
... --
II)
(Jl
t
...
~
"...;
"as
II)
as
II)
~
~
"....; ......
F tQIz) II)
....; ......
"-
~
-227(Jl)
$11
S22
-5.51
r
e,... Hztt
~~
r
-7._
r
-7.51 --. ,
...
-4-"CIiS
!!
CIiS
Ira
'II
as
CIiS
Ira
as
Ira
!!
!!
SJJ
......
(J;H,)
'II ..;
... ..;...
Ira
'II
'II ..;
Ira ..;
'II
~
S22
f
315
f
225
J. f
45
f
-.15
f
-135 Ira CIiS
'II CIiS
'II
as
Ira
as
Ira
!!
!!
'II ..;
Ira ..;
6tfJ-u. M/tpt
r A.pJ. f
.,
Ira CIiS
'II CIiS
... ...
r....... 1
(Jl)
as
Ira
Ira
as
!!
... ...
!!
~
Gf-*k AT-JI!J56-J) 1~1"'" Yt/rtdl Y
A.pJ.
t
'II
(Jl)
$12
t
f ___ Ehv
_ f
r..CIiS
___ £frv
Hztt
_Hztt
- - . , (QD)
Ira CIiS
'II
as
Ira
as
Ira
!!
!!
'II
Ira ..;
.....; ...
- - . , (QD)
'II
r -'-
i
CIiS
CIiS
'II
ar
Ira
as
Ira
!!
!!
~
~
'II ..;
Ira eo.;
... ...
-135
r
.
Ira
~
Ira CIiS
. Q(
Ira Q(
t ~
-225
Ira
~
. ...
...;
..
-315 Ira
...
...;
lila
~
CIiS
Ira CIiS
. CIS
Ira Q(
lr)
.
lr)
::: ......;
'II
~
Bijlage 12
-228-
12. Ruis in microgolf-systemen (Deguelle, 12.1
De
invloed
van reflecties op de
V.H.G.) ruisoverdracht
van
microgolf-componenten 12.2
Invloed
van
reflecties
op
equivalente
de
ruistemperatuur van de ontvanger 12.3 Metingen van ruistemperaturen 12.3.1
De
meting
van
de
ruistemperatuur
van
een
ontvanger 12.3.2
De invloed van reflecties op de meting
van
de
ruistemperatuur van een ontvanger 12.3.3
De invloed van meetfouten op de
nauwkeurigheid
van de gemeten ruistemperatuur Tr 12.3.4
De meting van de antenneruistemperatuur
12.3.5
De invloed van de nauwkeurigheid van de meting van de antenneruistemperatuur
~U~S
~n
m~croqo~r
sys~emen
1 De invloed van reflecties op de ruisoverdracht van microgolf componenten De invloed van reflectie. op de ruisoverdracht van microgolfcomponenten kan beschreven worden met behulp van S parameters. Dit is uitvoerig behandeld in [Otoshi]. Uierin wordt de equivalente ruistemperatuur bepaald van een gegeve~ bron met tem~eratuur Ti die verbonden is met een passief netwerk op fysische temperatuur Tomg. De combinatie van ruisbron en mtwerk kan vervangen gedacht worden door een ruisbron met equivalente temperatuur Tn en reflectiecoefficient f2. Deze situatie is getekend in fig. 1.
Uierin is k de constante van Boltzmann, Bn de systeem ruisbandbreedte.
Voor T12 geldt
T12 •
I S211 2 •
(1-1 f sl 2 )
11-sufsI 2 •
(2)
(1-lnI 2 )
S11, S12, 521 en S22 zijn de elementen van de verstrooiingsmatrix van het netwerk. Voor de equivalente ruistemperatuur geldt dan Tn •
T12.Ti+(1-T12).Tom~
(3)
Voor de reflectiecoefficient f2 kan eenvoudig afgeleid worden : f2 • S22 +
S12.S21.fs (4 )
l-S11. fs I (\) (\)
Voor het verband tussen het werkelijk geleverde vermogen en het be~chikbare vermogen geldt P2 • Pa2.a2 met a2 •
(1-1 f21 I). (1-1 fll
lD I
I) ( 5)
11-f2.fljl
fig. 1. Vervanging van ruisbron + passief netwerk door een equivalente ruisbron met eenzelfde reflectiecoefficient. De reflectiecoefficienten zijn gezien vanuit een bron met de systeemimpedantie (bij voorbeeld SOO in coaxiale systemen). Volgen. [Otoshi] geldt voor het beschikbare ruisvermogen op referentlevlak 2 : Pa2 • k.Bn{T12.Tl+(1-T12) .Tomg} • k.Bn.Tn
(1)
a2 noemt men de aanpassingsfactor of matchfactor op referentievlak 2. De voorgaande theorie kan gebruikt worden om de equivalente ruistemperatuur van een antenne en een stukje transmissielijn te bepalen. Er wordt uitgegaan van de situatie zoals die in fig. 2 getekend i ••
_1- -tR
r;
Ii
rl
lolld
I
1
..
I
•2.
fig. 2. antenne + stukje transmlsslelljn ter lenqte 1
Voor het beschikbare ruisvermoqen op referentievlak 2 kan qe-
Voor Tn2 vindt men uit (7) en (13) z
steld worden • Pa2 • k.Tn2.Bn
(6)
Tn2 ..
ql.U-lfaI 2 ).Ti +
U-q21.lfaI2)
~
(14)
-
Volqen. (3) qeldt dan • Tn2 • tI2.Ta+(I-tI2).Tomq
(7)
Stel dat de transmissielijn een vermoqenstransmissiefactor q (per meter lenqte) heeft en een karakteristieke impedantie qelijk aan de systeem1mpedantie. De lenqte van hat stuk transmissielijn bedraaqt 1. Voor de elementen van de verstrooiinqsmatrix van de transmissielijn wordt dan qavonden : (8)
Sl1 - S22 • 0 S21 • S12 •
W'.
_j
e
£!l • A
(9)
De systeemruistemperatuur van een ontvanqer wordt meestal
opqeqeven voor een bron met de systeemimpedantie. In werkelijkheid zal dit niet altijd het qeval zijn. De werkelijke situatie is getekend in fiq. 3.
-1-1 J,
i
I
I I
I
1
1.
C\)
r.
I
r:. I
I~,." ~~M.~8~71 I
W
o
Invullen van (8) en (9) in (2) levert
I
fiq. 3. Versterker qevoed uit bron met reflectiecoefficient fa.
gl.U-1 fal 2) t12 •
2 Invloed van reflecties op de equivalente ruistemperatuur van de ontvanqer
(0)
1-!nI 2
Substitutie van (8) en (9) in (4) qeeft 1
f2 - q .fa.e
-j
2wl
'T
(11 )
(2)
(12) combineren met (10) resulteert in z
(3)
Voor het beschikbare rui.vermoqen op referentievlak 2 wordt dan qavonden • Pn2 • k.Tn2.Bn.
Het door de versterker qeproduceerde ruisvermoqen kan opqedeeld worden in twee stukken : name11jk een qedeelte dat rechtstreeks aan da uitqanq van de versterker verschijnt, en een qedeelta dat via de inqanq naar buiten komt, qereflecteerd wordt aan de bron en daarna versterkt wordt. Stel dat we het beschikbare ruisvermoqen dat aan de inqanq van de versterker naar bu1ten komt kunnen representeren door een ruistemperatuur Tr ' • a en b zijn resp. de versterker verlatende en intredende qolf aan de ingang. Voor het aan de bron qeleverde ruiavermoqen qeldt : (15)
Gelljkstellen van (21) en (22) geeft :
ails de matchfactor op referentlevlak 1. Voor de aan de bron gereflectaerde rUlsgolf b geldt b • fs.a
al.k.T2.8n· (I-If ViI) .k.Tr.8n (l6)
(l-I
Met al •
(23)
fv I I) (l-I f s I J) 11-fv.fsl I
vlndt men voor T2.
(15) gaat hlermee over ln (l7)
T2 •
11-fv.fsl l .Tr (l-lfsI
2
( 24) )
Voor het aan de bron gereflecteerde rUlsvermogen geldt dan Pnr· lall.lfsl l • olt ls sterkt Wlllen ratuur
al.k.Tr'.Bn·lfsl l (l8)
ook het rulsvermogen dat de versterker ln gaat en verworclt. we dlt vermogen karakterlseren door een bron met tempeTl dan moet gelden
Om de totale rulstemperatuur te kunnen bepalen moeten we beide bljdragen optellen. Hlerblj moet rekenlng gehouden worden met het felt dat deze rulsbljdragen gecorreleerd kunnen zijn. Voor de totale rulstemperatuur geldt dan
I fsl 2 11-fs.fvl l .Tr Tn· - - - - • Tr' + + C l-Ifsl l l-lfsl 2
(25) I
l\)
Pnr • al.k.Tl.8n
(l9)
C ls hlerln een correlatleterm.
W t-"
I
Van mlcrogolfcomponenten wordt meestal alleen Tr opgegeven. Tr' en de correlatleterm zljn niet bekend.
Gelljkstellen van (18) en (19) levert Tl • Tr' •
Ifsl l l-Ifsl
(20)
l
Het rechtstreeks geleverde rulsvermogen kan afkomstlq gedacht worden van een bron met temperatuur T2 aan de lnganq. Deze bron levert een rulsvermogen van : Pn • al.k.T2.8n
In veel mlcrogolf versterkers ls de lngangspoort voorzien van een clrculator. Dlt ls getekend ln flg. 4.
(21)
Indlen fs • 0 geldt T2 • Tr. Voor het door de bron geleverde rulsvermogen geldt dan : (22) Dlt rulsvermogen moet onafhankelljk zljn van fs.
flg. 4. Mlcrogolf versterker met clrculator aan de inganq, gevoed ult bron met reflectlecoefflclent fs.
-
I
-
-
De uit de versterker komende ruis wordt nu gedissipeerd in de (ideale) load, en heeft dan geen invloed meer op de totale ontvangerruis. Er ontstaat wel een extra ruisbijdrage van de load via reflectie aan de bron. Dit is in rekening te brengen door in formul. (25) Tr' door Tomg te vervangen. Bovendien zijn beide rUisbijdragen nu ongecorreleerd. Er geldt dan I Tn •
Ifs 12 1 -
Ifsl
2
• Tomq +
Il-rs.flI 2 l-lrsl
2
• Tr
(26)
II -
Dit geldt ouk voor d. load en de versterker. Vaak is de ruisbron tegelijkertijd de load. Het omschakelen van ruisbron naar load geschiedt door eenvoudig de voeding van de ruisbron uit te schakelen. Voor de bepaling van de ruistemperatuur van de versterker worden 2 metingen gedaan. Het eerst wordt het ~isvermogen aan de uitgang van de versterker met ingeschakelde ruisbron (situatie a) en vervolgens met de uitgeschakelde ruisbron (situatie b) gemeten.
Voor het gemeten ruisvermogen in situatie a geldt Pna • k.8n.G.[Ts+Tr] Voor het gemeten ruisvermogen in situatie b vindt men
3 Meting van ruistemperaturen ~.l
De meting van de ruistemperatuur van een ontvanger Pnb • k.8n.G.[Tomg + Tr] De meting van de ruistemperatuur van een ontvanger geschiedt meestal met behulp van een ruisbron met bekende ruistemperatuur Ts. De meting gebeurt dan met de opstelling volgens fig. 5.
A
(28) I I\)
Delen van (27) door (28) geeft Pna
Ts + Tr
Pnb
Tomq + Tr
W tv I (291
uit (29) volgt voor Tr :
GJ
B
(271
7ft
H C> 1_"RJb
fig. 5. Meetopstelling ter bepaling van de ruistemperatuur van een versterker, met behulp van een ru1sbron. Er wordt in eerste instantie van uitgegaan dat tussen ruisbron en versterker ideale aanpassing is.
Pnb.Ts - Pna.Tomq Tr -
Pn. - Pnb
(30)
temperatuur van een ontvanger Nu wordt de situatie onderzocht waarbij de bron en de load niet ideaal aangepaat zijn. De bron heeft reflectiecoifficiint r. en de load heeft reflectiecoefficient rl. Verder wordt aangenomen dat voor de ingang van de versterker een circulator is aangebracht, zoals meestal het geval is.· Deze circulator wordt ideaal verondersteld. Er wordt dan de situatie verkregen zoals die in fig. 6 getekend is.
11-rs.rvI
1
(ll )
Tr ]
. Tomg +
11-n. rvl
1
(32)
1-ln1 1
!
Uit (31) en (32) kan ala de ve~ogena Pna en Pnb bekend zijn de temperatuur Tr bepaald worden. u-I r sll ) u-I rv 1 Stel Ts •
(u-l n en
1
)
+
11-rs.rvI 1
B Tomg.
I1 )
U-lrvI 1 )
11-rs. rvl Stel verder
1-lrsl 1
• Tomg
~
Tea
• Tab
(JJ)
(J4 I
1
• BIt
( JSI
- et.
(36)
1-lrsl l 11-n. rvl
en
I rsl
1-ln1 1
1
Delen van (31) door (32) en subsUtuUe van (33), (34), (3S) en (36) levert
I
Pna
Tea + 8a.Tr
Pnb
Teb + 8b.Tr
I [\)
1
11-n.rvI 1
\
Voor het in situatie a gemeten ruiavermogen aan de uitgang van de versterker zal gelden :
• Tomg +
1-lral l
Voor het in situatie b gemeten ruisvermogen aan de uitgang van de versterker zal gelden :
I
Uit de metingen willen we Tr bepalen zoals deze in paragraaf 2.2.2 gedefinieerd ia.
+
1-lrsl 1
r:
fig. 6. Meetopstelling ter bepaling van de ruiatemperatuur van een verat~rker met medeneming invloed reflecties.
I rail
)
1
11-ra. rvl
I-
A
1
U-lrsI 1 ) U-lrvI pna • G.k.Bn. [ To •
(37)
W W I
J.~
-
- 11 -
-
3.3 De invloed van meetfouten op de nauwkeuriqheid van de
gemeten ruistemperatuur Tr Voor Tr wordt dan gevonden
I
Pnb.Tea - Pna.Teb Tr •
pna.llb - Pnb.lla
Ts - Y.Tomg
.eflectiecoefficiinten nul zijn, gaat (38) over
Indien aIle in (30).
Pnb bepaald wordt
Tea Tr -
Pna
• Teb
pnb
Pna
~Tr) ( -~TS
• dTs + (~Tr - - -) • dTomg + ~Tomg
(39)
~
lib - lIa
Tr
_e Tr
Ts
) •
dTs
Tr
;)'1'.
err J (~:) .
gelijk gesteld aan Y dan vindt men Tea - Y.Teb
(40)
( 42)
.dY
I
dTomg
l\) (il
--- +
Y
tI'>
Tomg
Tr
I
dY ( 43)
Tr
Y
Voor de partiele afgeleiden geldt :
y.ab - aa
Voor het reflectievrije geval gaat dit over in Ts - Y.TomCJ Tr· - - - - - Y- 1
dY
Tomq
Ta + JTomg
Pnb Tr -
( ~Tr)
Ala we de fouten in relatieve waarden willen uitdrukken gaat (42) over in I
Pnb wordt
Y- 1
Voor de invloed van variaties in Ts, Tomg en Y geldt dTr -
I
Pna
(UI
Tr -
A
omdat vaak het verachil in dB'. tussen Pna en Pna Pna drukken we Tr uit in ---. (dit is 10 log ---I pnb Pnb Dan geldt
(18)
De invloed van meetfouten wordt het eerst geanaliseerd voor het reflectievrije geval. Voor de ruistemperatuur gold in dit geval
(41)
(~Tr) dTs
(~Tr
1
.;:;'
J
~TOrag)
. ~ .(~'l'r\ Jy.J Y-l
TOIICJ - Ts (Y-ll
Subatitueren van (44) en (411 in (43) geeft
-. Ts Tr
dTr
Ta Y.Torag
dTs Ts
Y.Toac)
(44 ) 2
I
dTomg --- +
Ts - Y.TOIDlJ
Tomg
Y ('1'01119 - Ta)
(Y-l).(Ts - Y.Tomg)
dY Y
( 45)
.
.-
.. _ .... '- .... .&'"
I II dTr -;;
•
Ts Ts - Y.Tomg
WUJ;Ul;
UCIO
II II dTs -;;
Ts
+
Voor het gemeten rUlsvermogen in
gevonaen
Y•Tomg Y.Tomg
II
dTOmg! ...
Pna • k.8n.G. [ Ta.
si~ua~le
a
ge4ca~ V04~en.
\~AI
(i-I r a I 2) (1-1 rv I 2) I r a I 2 • Tomg ... _________ + 12 1 Ir 1 2 11-ra.rv - a
TOIIICJ dY y
I
11-ra.rvI 1-lral
(46)
2
• Tr
]
(47)
2
Voor het gemeten ruisver~gen in situatie b geldt volg ens
In principe is het mogelijk om de invloed van meetfouten in het niet reflectievrije geval te bepalen. Omdat de nauwkeurigheid waarmee de fout in Tr bepaald moet worden meestal niet zo groot hoeft te zijn, kunnen we vaak volstaan met de berekening zoals die voor het reflectievrije geval is gedaan.
(32)
• Tomg ...
Pnb - 1t.8n.G.
(48)
4 De meting van de antenneruistemperatuur
Iedere antenne levert aan zijn klemmen een zeker ru1avermoqen. Oit ruisvermogen kan gerepresenteerd worden door een ruistemperatuur Ta. Indien een ontvanger ter beschikking is met een bekende rulstemperatuur tan da antenneruistemperatuur op eenvoudlge wljza gemeten worden. Oit kan gebeuren met d. meetopstelling volgens fig. 7.
n-
I
I
(
(1-1 r a I 2 ) Ta.
[>1,c .....---1:.
•
I
(1-1 rv I 2 )
11-ra. rv 12
I ral 2 +
(1-1 rll (Tom9 '
2) •
TOIll9 ...
11-r a . rvl 1-lral
1-lral 2
2
(\) U) (]I 2
)
. Tr
(1-1 rv I 2 )
...
I 1-rl. rvl 2
I rll 2 1-ln1 2
(i-Iral 2).0-1 rvl 2 ) -
11-ra.r v l 2
Cia
4
• fla
l1r1tent1 e
-.
11, i
B
i
kttlJ
rv
-
11-ra. rvl
[>~
1-lral
2
(50)
2
1
u-lrlI U-IrvI --------... 11-rl.r v I 2
).
2
f1g. 7. Meetopstellinq ter bepaling van de antennerUistemperatuur.
I
(49)
Y•
Stel
I-
A
Pna Voor Y - ----- geldt dan Pnb
)
- cab
-
Il-rl.fvl J l-lrll J
A::J
-
-
Hi -
l.S De invloed van meetfouten op de nauwkeurigheid van de meting van de antenneruistemperatuur
• yb
De invloed van meetfouten op de nauwkeurigheid van de metinq van de antenneruistemperatuur kan op de~elfde manier bepaald worden a18 in 3.3.
(50) en (49) levert ;
aa.Ta + aa.Tomg + ya.Tr Y • -----------
Er geldt ;
ab.Tomq + yb.Tr
(~Ta) •
dY +
dTa • 'y
Voor Ta volgt dan :
Q
Ta •
()Ta) (~Ta ) ~ . dTr + ------ . dTomq dTr ;)Tomg
(54)
Y.ab.Tomq + Y.yb.Tr - ya.Tr - aa.Tomq (52)
aa Indien alle reflectiecoefficienten nQl over in :
~ijn
Voor de partiele afgeleiden vindt men uitgaande van (52)
e:
gaat (52)
ab.TolII9 + yb.Tr
a ).
(~Ta).
Ta • Y.Tomq + Tr.Y - Tr of
dTr
Ta • Y.Tomq + Tr.(Y-l)
(53)
(dTa
)
~Tomg •
aa Y.yb - ya ( 55)
aa Y.ab -
(,.) (l)
I
sa
aa
Voor de relatieve fout in Ta ten gevolge van de relatieve fout in Y, Tomq en Tr wordt dan qevonden : dTa Ta
I
rv
(ab.Tomg + yb.Tr).Y Ta.aa (Y.Clb - lla).Tomq
dY -
cy.yb - ya) .Tr
Y
+
Ta.aa
dTr
-- + Tr
dTomq (56)
Tomg
Voor de worst case aituatie geldt dan
I
.1 dY I + I(Y.yb.- ya) .Tr 1.1 dTr 1+ V
h.~
(Y. Clb - Ba). Tomq
ft
dTolDq
(57)
TOIIICJ
Voor het qeval dat alle reflectiecoefficlenten nul zljn vlndt men dTa
Y. (Tomq+Tr)
Ta
Ta
dY
Y.Tr
Y
Ta
dTr
Y.Tomq
dTomq
Tr
Ta
Tomq
--+---
(58)
I
(\)
w ~
I
I
IBij lage 13
-238-
13. Beschrijvingen van gebruikte HP-85 programmatuur In
deze
bijlage
staan
de
listings
van
de
volgende
programma's: SATLNK:
berekening van linkbudgets
TEKUPL:
afdrukken van de tekst voor de uplink
TEKDWN:
afdrukken van de tekst voor de downlink
1POORT:
correctie
,
I
I
van
reflectiemetingen
I
met
netwerk-
analysator 2POORT:
correctie van reflect ie- en transmissiemetingen met een conventionele netwerkanalysator
TMTRIX:
"de-embedding" van S-parameters van GaAs MESFET
NSCIRK:
berekening
van
ruiscirkels
aan de hand
van
de
invoer van l)Fmin 2)rmin 3)Rn SUBLST:
berekening van subreflector coordinaten
SUBPLT:
het plotten van de subreflector contour
RUIS:
berekening van Fmin en rmin uit vier onafhankelijke ruisgetal-metingen met hun bijbehorende
reflect ie-
coefficient GNCIRK:
berekening
van
de
instabiliteitcirkels,
versterkingcirkels M-MIN:
berekening van de minimale waarde van de ruismaat M uit de S-parameters en de ruisparameters Fmin,rmin en Rn
SATLNK 5 REM PRUGRAMMA TER BEREKENING VAH LIHKBUuGETTEH VOOR SATE LLIET COM"~NICATIE 10 REM FILE HAME SATLHK 15 CON U.P.O.K.H.R 2'1 OEG 25 H=35786 30 R=6378.2 35 Oltt U(28) 40 OIH 0(41) 45 OUt P( 15) 50 DIM OUla0) 55 OISP "****S&LIHKBUOGET****** " 60 OISP "ENTER COHMEHT" 65 HlPUT 0$ 70 WAIT 290£1 75 OISP "**POS,TIOH TX EARTH ST ATIONU" 80 WAIT 2000 85 OISP "EHTER LATITUDE (de~ .• i n HORTH=+)" 90 IHPUT P(l) 95 OISP "EHTER LOHGITUOE (de~ .• in EAST=+)" laO IHPUT PO) les OISP "**POSITION SATELLITE**
"
110 OISP "EHTER LOHGITUOE(de~ .i n EAST=+' f. 115 INPUT P(9) 120 OISP "***t"UPLINK.****~" 125 lolA IT 2000 130 OISP "ENTER UPLINK FREQUEHCY \GHz)" 135 HlPUT U(25) 149 OISP "EARTn STATION TX" 145 lolA I T 2000 150 OISP "ENTER t HPA MAX POWER ,dBw)" 155 IHPUT U(l) 160 D1SP "EHTER 2 OUTPUT BACK OF F • dB)" 165 INPUT U(2) 170 OISP "ENTER 3 FILTER ~ FEEOE R LOS:;; ~ dB ~ " 175 HIPUT U(3) 180 OISP "EHTE~ DIAMETER TRANSMI T ANTEN~IAUl)· 185 HtPUT U(27) 190 OISP "EHTER 4 AHTENNA PEAK G AIl-I ·. dB)" 195 IHPUT U(4) 200 OISP "EHTER 5 POINTING LOSS .dB)"
205 INPllT IHS) 210 OISP "**PRJFAGATIOH UPLINK**
"
215 WAIT 2090 220 DISP "EHTE~ S8
e ATMOSPHERIC LO -dB)"
225 239 235 240 245 259 255 269 26'5 279 275 280 285 299 295 390 395 319 315 329 325
INPUT U(B) OISP "**SAT~LLITE~*" WAIT 2999 OISP "ENTER 12 SATELLITE G/T \dB/K)" INPUT U
P(2)=FHCl(P(1»
P(4)=FNCl~P~3»
P(19)=FHCl
2»
3'50 U(6)=U(1)-U,2)-U(3)+U(4)-U('5 )
355 U(7)=20lLGT'4*PI*O/(U(26). 9 09901) ) 369 U(9)=U(7)+U,a) 365 U(19)=U(26)i991*(U(26)l.001 )/('UPI)
379 375 389 385 390 395 490 495 419 415 429 425 439 435 449 445 450 455 460
U~19)=19*LGT(U(19» U(11)=U(6)-~(9)-U(lO)
U(14)=U(6)-J(9)+U(12)-U(13) U(15)=-228,6 U~16)=U(14'-U(15)
U(18)=U(16)-10*LGT(U(17» U(21)=U(19)-U(11)-U<20) PLOTTER IS ;a5 OISP "POSITIONIZE PAPER AND PRESS CONT" LIMIT
PAUSE CSIZE 2.5 "OVE 59.87.5 II1AGE 80 OD LABEL USIHG 435 LABEL USING 435 LABEL USIN~ 435 LABEL USIHG 435 LABEL USING 435
P(l) P(3) P(9) P(11) P(12)
465 '470 1475 .488 ;485 ,498 '495 '589 . 585 S19 !515 ,528 525 539 535 548 545 559 555 568 565 578 575 588 581 582
LABEL USING 435 ; 0 LRBEL " " LABEL LABEL USING "80.5D" ; U(25) FOR K=26 TO 27 LABEL USING 435 ; U(K) HEXT K LABEL " M LABEL " " FOR K=l TO 5 LABEL USING 435 U(K) NEXT K LABEL U(6) LABEL USING 435 LABEL " " LABEL • " FOR K=7 Tu 11 LABEL USIHG 435 ; U(K) NEXT K HOVE 125.87 5 LABEL " " FOR K=12 TO 16 LABEL USIHG 435 ; U(K) NEXT K LABEL USING "50,E" ; U(17) LABEL USlhG 435 19*LGT(U(1 7» FOR K=18 TO 20 LABEL USIhG 435 U(K) NEXT K LABEL M " LABEL USIhG 435 U(21) "OVE 10.18 LABEL USIHG M10X.l09A" ; OS GOTO 655 REM BEREKEH1NG DOWNLINK OEF FHC1()c.) FNCl=IP(X)+fP(X)*10/6 FN END OEF FNC2(X)
583 584 585 599 595 698 695 618 615 620 625 638 635 640 FNC2=I~(X)+FP(X)*6/19 645 FN END 659 REM BEREKEHIHG DOWNLINK .655 OISP "**PO~ITION RX EARTH ST ATION**" 660 WAIT 2099 665 OISP MENTER LATITUOE(de~ .• in HORTH=+)" 671] IHPUT P(5) 675 OISP "ENTER LONGITUOE(de~,.i n EAST=+)" 6138 INPUT P(7) 685 DISP "****l~OOwNLINK***l**" 699 WAIT 200e 695 OISP "ENTER DOWNLINK FREQUEN CV ~.~Hz)" 700 IHPUT 0(19) 705 DISP "**SHTELLITE**" 719 WAIT 2009 715 OISP "ENTER 1 SATELLITE MAX EiRP (dB~)"
VERVOLG SATLNK 720 INPUT 0(1) 725 OISP "ENTER 2 OUTPUT BACK OF F 860 OiSP "EHTER 18 ANTEHNA HOISE TEMP 00" 865 IHPUT 0(18) 870 OISP "ENTER 26 BITRATE (1/5.C.)"
875 INPUT 0(26) 880 OISP "'*OEMOOULATIONl*" 885 WAIT 2000 89B OISP "EHTEP BER TARGET" 895 INPUT 0(26) 900 OISP "ENTER 29 E/N0 THEORET I tAL 'din" 985 IHPUT 0(29) 910 OISP "ENTER 30 MO~EH OEGRAOA TlOH (dB)" 915 HlPUT 0<3&) 920 OISP "ENTER 31 OISTORJION&IN TERFERENCE
i
'935 948 945 950 955 968
P(6)=FNC1(P,5» P(8)=FNCl(P(7» A=COS(P(18)-P(8» B=COS(P(6)' C=AlB
P(14)=FNC2<MTN(TAH(P(18)-P(~
»/SIN(P(6) J» 965 O=SQR(R*R+(R+H)l(R+H)-2*Rl(R +H)lA*B) 978 C=COS(P(18)-?(8»*COS(P(6» 975 C2=SQR(I-C~C) 980 P(13)=FNC2(ATN«C-R/(R+H»/C 2)
985 0(6)=O(I)-D,2)-10lLGT(0(3»0(4)-0(5) 998 0(7)=20lLGT(4*PI*0/(O(39)'.0 08801» 995 0(18)=0(7)~D(8) 18880(11)=0(3)*.801l0(39)*.001 /(4*PI) 1005 0(11)=10*~~T(0(11» 1018 0(12)=0(6'-0(10)-0(11) 1812 0(15)=0(6'-0(18)+0(13)-0(14 )
1815 0(19)=0(17)+0(18) 1828 0(20)=0(13J-0(16)-10lLGT(0( 19» 18250(21)=0(15y-0(16)-18lLGT(0( 19» 1030 0(22)=0(21>-U(15) 1833 0(23)=0(,2)-18lLGT(0(26» 1835 X=1/EXP(0(21)/10lLOG(18» 1848 V=1/EXP(~(14)/18lLOG(18» 1845 0(24)=10lLGT(1/(X+V» 1858 0(25)=0(24)-U(15) 1855 0(27)=0(2S)-10lLGT(0(26» 1868 0(32)=0(29,+0(38)+0(31) 1065 0(33)=0(27/-0(32) 1878 PLOTTER 13 785 1875 OISP "POSITIONIZE PAPER ANO PRESS COHT" 1888 LIHIT i 1885 PAUSE : 1898 CSIZE 2.5 ; 1895 HOVE 58.8;'.5 1188 LABEL US I IIG 435 P(5) 1105 LRBEL USING 435 P(7) 1118 LABEL USING 435 P(13) ·lU5 LABEL USHl~ 435 P(14) , 1128 LABEL USING 435 o 1125 LABEL 1138 LABEL 1135 LABEL USING "80.50· ; 0(40) 1148 LABEL USING 435 , 0(39) 1145 LABEL USING 435 ; 0(41) 1158 LABEL " 1155 LABEL 1168 FOR 11:=1 Te 6 1165 LABEL USING 435 O(K) 1178 HEXT K
.
1175 1188 1185 1198 1195 1208 1285 1218 1215 1220 1225 1239 1235 1240 1245
LABEL " .. LRBEL " " FOR K=7 TO 12 LABEL USING 435 NEXT K HOVE 125,8,.5 LABEL " • FOR K=13 Tu 19 LABEL USIH~ 435 NEXT K LABEL USIII~ 435 19» FOR K=28 Tu 26 LABEL USING 435 NEXT K LABEL USIN~ 435
1250 1255 1268 1265
LABEL USIN~ 435 0(27) LABEL • .. LABEL M • LABEL lJSIllG "4X,0.E" ; 0(28
1278 1275 1288 1285 1298 1295
FOR K=29 Tu 33 LABEL USI1G 435 ; O(K) HEXT K HOVE U" 18 LABEL USIN~ "18X,18BA" END
26) )
O(K)
O(K) 18*LGT<0( O(K) 18*LGT(0(
)
I
[\) i
0$
,p..
o
I
TEKDWN
TEKUPL 1 i.
5 ~.
7'
:3
10 12 15 36
FILENAME TEKUPL ! TEKST IJPL I ~IK PLOTTER IS 7(15 PRHlTER IS 7135 PldNT ·'JS4· PRINTER IS ::: CSIZE 2.5 FFAI1E MOVE 5.95 LABEL "
175 177 189 185
I
O~ET
15 LABEL
CALC~LATI0H"
199 219 215 UPLIHK BU
220 225
40 LABEL
~5 LI'lBEL "LAT lTUDE EARTH STATIO o:I;<,~.lllin" N TX 50 LMBEL "LONGITUDE EARTH STATI d"''J ... in'' ON TX 55 LABEL "LONGiTUDE qATELLITE
227 230
IJ~9.lDin"
235
mir. I'
249
613 LI'lBEL "ELE";j rIOtl ANGLE ,j~c:I.
65 LI'lBEL "AZI:1i.JTH
At~GLE 'J~9.minrl
70 LABEL "DISTrlNCE EARTH STATIO
Km H TO SAT. 75 LABEL 86 LABEL 85 LABEL "UPL!H~ FREQUENCY
245 259
ll
I~Hz·
90 LABEL "lIPL 1'1,(
WAVELEII'~TH
u'Im"
95 LABEL "DIflMETER TRAtIS"IT ANT
EHHA 1130 LABEL 105 LABEL "EARTH STATIOH TX" liB LABEL 1 ;lPA "AX POWER ·:JBW" 115 LABEL " ~ OUTPUT BACK OFF .:JB" 120 LABEL '3 fEEDEF. &. FILTER L ass aB" 125 LABEL 4 NNTEHHA PEAl< GAIN lit II
M
. M
:..B'·
1313 LABEL " 5 FOlHTIHG LOSS o:IB 132 LABEL " 135 LABEL " 6 ::IRP EARTH STATIO H claw" 140 Lt'tBEL " 145 LABEL "PRO?MGATI Otl" 1'5i} LABEL 7 Fi<EE SPACE LOSS
.
M
.
(JB
155 LABEL
II
Arl'lOSPHERIC ATTEH UI'lTIOH . dB" 160 LABEL 9 rOTAL PROPAGATIOH LOSS oS " 165 LABEL " 10 :/EFF.APERTURE IS OTR. RAD :18.*.. " 17'13 LABEL .. 11 ~OWER FLUX DENSIT Y dBW/.*Il"
"
8
..
LABEL "OVE 89.87 S LABEL ·SAT£LLITE· LABEL " 12 ",nTELLITE G/T dB/K· LABEL " 13 (;!=lIN LOSS TO STAT dB" IOH LABEL " 14 uPLIHK C/T dBW/K· LABEL " 15 BOLTZ"AHH'S COHST dBW/Hz.K" AHT LABEL " 16 UPLIHK C/H9 /JBHz" LABEL " 17 BITRATE l/sec. " LABEL " dBHz" LABrL " 18 uPLIHK C/H ( 1 CAR .jB" RIEl.:> LABEL " 19 IHPUT FLUX DEHS. dBW/.l.· SAT. LABEL " 20 ReLATIVE GAIH STE CIS" P LABEL LABEL " 21 INPUT BACK OFF
255 Elm
oS"
1 2 5 7 8 9
19 12 15 29 25 39 35 49 50 55 60 65 70 75 89
RE" TEKST DOWHLIHK RE" FILEHA"E TEKDWH PLOTTER IS 795 PRINTER IS 795 PRIIH ·"'S5" PRINTER IS <: CSIZE 2.5 FRA"E "OVE 5.95 LABEL "
DOWHLIHK BUDGET CALCULATIOH" LABEL " " LABEL LABEL "LATITUDE EARTH STATIO d;<''J .• io'' H RX LABEL "LOHGITUDE EARTH STATI cie'J .• in· OH RX LABEL • ELE'JATI OH AHGLE je'J.llin" LABEL "AZIMUTH AtlGLE de'J.min" LABEL "DISTAIo4CE EARTH STATIO tl TO SAT .~ni " LABEL LABEL LABEL "DOWlli-IHK FREQUEHCY ':;Hz" LABEL ·DOI,nlL IHK WAVELEHGTH '1111I-
65 LABEL HHA 90 LABEL 95 LABEL 100 LABEL P 105 LABEL
"DIAMeTER RECEIVE AHTE II"
"SATELLITE" " 1 SATELLITE "AX EIR dBW" " 2 OUTPUT BACK OFF dB" 119 LABEL " 3 .-lLJ"BER OF CARRIER S" 139 LI'lBEL " 4 l~nIH LOSS TO STAT IOH dB 135 LABEL " 5 f-OIHTIHG LOSS M
dB"
149 LABEL " 6 '::IRP SATELLITE TO jBW STAT I OI~ 159 LABEL 155 LABEL "PRO?';':;ATIOH" 160 LABEL " 7 fREE SPACE LOSS dB" 165 LABEL " 8 nTI'lOSPHERIC ATTEH UATIOH aB" 167 LABEL " 9 iH". LOSS HOISE T EI'lPERATURE VII 179 LABEL " 10 iOTAL PROPAGATIOH ..JB· LOSS 175 LABEL " 11 I/EFF.APERTU~E IS OTR. RAD. dB/.l .. " 189 LABEL " 12 POWER FLUX DEHSIT o:IBW/_l.," Y M
299 "O..,E 09.87.5 295 LABEL ·EARTH STATIOH· 218 LABEL " 13 ftHTENNA PEAK GAIH ciB" 215 LABEL " 14 POIHTIHG LOSS dB" 228 LABEL " 15 ,-<ECE IVED POWER dBW" 225 LABEL " 16 PRE LNA LOSS dB" 230 LABEL " 17 RECEIVER HOISE TE "PERATURE 1(" 235 LABEL " 16 nHTEHHA HOISE TE" PERATURE K" 248 LABEL .. 19 TOTAL SYSTE" HOIS E TEI'lP. 241 LABEL ,jilK" 245 LABEL " 20 G/T JB/K" 259 LABEL " 21 DOWHLIHK C/T oBW/K" 251 LABEL " 22 DOWHLIHK C/H9 .::IBHz" 252 LABEL " 23 DOWNLIHK C/H dB" 265 LABEL 24 OJERALL C/T dBW/K" 279 LABEL " 25 OVERALL C/H0 PER CARRIER dBHz" 275 LABEL " 26 fllTRATE ./sec" 277 LABEL " OJBHz· 280 LABEL " 27 E'H0 ciB" 285 LABEL 290 LABEL "DE"OjjIJLATIOH· 29S LABEL 26 BIT ERROR RATE TA RGET" 399 LABEL " 29 i/H9 THEORETICAL .:lB" 305 LABEL 30 MODE" DEGRADATIOH ClB" 319 LABEL " 31 DISTORTIOH Ie IHTE RFEREHCE \JB 31S LABEL " 32 E/H0 PRACTICAL
·
....
If
· ·
M
320 LABEL 32S EHD
,'IARG I H · 33 /JEt" ciS"
I £\)
,p..
..... I
-242-
LATITIIE EARTH STATItit lX llIGITIIE EARTH STATItit TX llIGITIIE SATB.LITE EL£YATItit ANilE AZItIITH ANilE DISTAN:E EARTH STATItit TO SAT. tRINe FRBISI:Y tRINe WAVELENrnf DIAMETER TRANSMIT AH1'ENNA EARTH STATItit TX 1 IPA MAX POIIER 2 l1IT1"UT BAa< CFF 3 F'EEIER , FILlER lOSS 4 AH1'ENNA PEAK GAIN 5 POINTUG lOSS
SATB.LITE 12 SATB.LITE GIT 13 GAIN LOSS TO STATItit 14 tRINe CIT 15 III.t:zIWII'S aHn'ANT 18 tRINe CINI 17 BITRATE
-
18 tRINe CIH (1 CARRIER> 19 ItfIU1' FUIX tENS. SAT. 21 RELATIVE GAIN sma
•
.,
21 ItfIU1' BACK IFF
•• ••
c8IJ(
•
..
e RIK eRlHIr.K
1/_ cIIta
• • •
e R/...
8 EXIP EARTH STATItit PRlPAliATItit 7 AlEE SPACE lOSS I AT1IJSPf£RIC A'n'EMJATItit Q TOTAL PllPAliATItit LOSS II lJEFF. APER1\IE ISIJ'TR. RAD. 11 POEt FLLIlC llENSIlY
lXMUNe BlDiET CAL.ClUTItit LATITIIE EARTH STATItit RX l..CIGIltIE EARTH STATItit RX EL£YATItit ANilE AZItIITH ANilE DISTAN:E EARTH STATItit TO SAT. OOM..INe FRBISI:Y OOM..INe WAVEI.EIIml DIAMETER RECEIVE AH1'ENNA SATB.LITE 1 SATB.LITE MAX £lIP 2 l1IT1"UT BACK CFF 3 tuIER IF CARRIERS 4 GAIN LOSS TO STATItit 5 POINTItG LOSS 8 EIRP SATB.LITE TO STATItit PRlPAGATItit 7 FREE SPACE LOSS I AT1IlSPtERIC AnBlJATItit 9 ATM. LOSS IIUSE lBftRATtIE II TOTAL PRPAliATItit LOSS 11 llEFF. APBmIE ISU1R. RAD. 12 POIIER FUIX IENSIlY
"'.in "'.in "'.in "'.in
..
•
••
eR
• • K • ~...
eR/...
EARTH STATItit 13 AH1'ENNA PEAK GAIN 14 POINTI... lOSS 15 REJ:EI'/ED POIIER 18 PIE LM lOSS 17 1EEI"ftR IIJISE ml'ERATtIE 18 AN1'EtItA IIJISE lBftRATtIE 19 TOTAL SYSTBI IIJISE TaI".
•• •
eR
K K K
..• cBC
21 GIT
21 lIMLINe CIT 22 DON.INe CINI 23 lIMLINe CIH 24 DYERALL CIT 25 DYERALL CINII PER CARRIER 28 BITRATE
c8IJ(
eRIK
e RIK cIIta
11_ cIIta
27 EINI tEJID.l.ATItit 28 BIT ERIIIt RATE TARGET 29 EINI Tt£IETlCAL • IDEM DEGlWJATItit 31 DISTtRTItit 'INIERfERENCE 32 EINI PRACTICAL 33 MARGIN
• • • • • •
1POORT 10 20 38 48 58 60 70 188 118 128 138 148 158 160 178 188 198 288 218 241 242 243 244 245 246 258 260 265 266 270 280 285 297 290 300 319 315 316 320 330 332 335 340 350 352 355 360 370 372 37~
590 510 520 530 548 558
REl1 1POORT REM Pro. ter berekenin. van RE" de fouten ele.enten RE" voor een .en~oort .et RE" drie calibratie.etin,en REM REI1 OPTION BASE 1 OEG CLEAR C8-299793888 01" 11(2),12(2),13(2) 01" Tl(2),T2<2),T3(2) 01" El(2),E2(2),E3(2) 01" Vl(2),VZ(2),V3(2) 01" 01(2),02(2),03(2),04(2) 01" 01(2),02(2),0](2) 01" Al(2),A2(Z),A3(Z) 01" 51(2) OEF FNB(A) FN8=19 A (A/29) FN END OEF FNC(A) FNC=29*LGT(A) FN END OISP "VQer de fr •• uentie in (GHz)" INPUT F PRINT "Fre.uenti.="iFi"GHz" PRINT .. OISP "Voer de len.te Ll in (
..
)"
INPUT Ll PRINT "Ll="iLli" •• " PPINT ." OISP "Nu Moeten de calibrati ~.etin.~n .e.even worden" OISP "Invoeren als r,~hi" OISP ".et r in dB en phi in 'ilraden' PRINT "Calibr.tie'lle.evens· PRIIH -" OISP "GLU' I PRINT "GLU' INPUT 11(1),11(2) PRINT 11(1),11(2) II(l)=FNB(ll(l» OISP "GSU' I PRINT "GSU" INPUT 12(1),12(2) PRIHT 12(1),12(2) 12(1)=FNB(12(1» OISP "GOU' @ PRINT "GOU' INPUT 13(1),13(2) PRINT 13(1),13(2) 13(1)=FNB(13(1» RE" Berekenin. van de RE" fouten ele.enten RE" via tussenresultaten Al(1)=13(1) I Al(2)=13(2) A2(1)=ll(1) @ A2(2)=ll(2) GOSUB 9098
568 Tl(I)=A3(1) I Tl(2)=A3(2) 578 Al(I)=12(1) @ Al(2)=12(2) 588 A2(1)=ll(l) a A2(2)=ll(Z) :598 GOSUB 9808 688 T2(1)=A3(1) i T2(2)=A3(2) 618 Al(I)=13(1) i Al(2)=13(2) 628 A2(1)-12(1) @ A2(2)=12(2) 638 GOSUB 9088 648 T3(1)-A3(1) I T3(2)=A3(2) 698 Bl-4888888*Ll*F/C8*188 718 Vl(l)-l I Vl(2)=Bl 728 V2(1)=Tl(l) I V2(2)=Tl(2) 738 GOSUB 6e88 748 Al(1)=T2(1) i Al(2)=T2(2) 758 A2(1)=V3(1) i A2(2)=V3(2) 768 COSUB 9888 778 01(1)=A3(1) i 01(2)-A3(2) 788 02(1)=T3(1) t 02(2)=T3(2) 798 GOSUB 7888 888 E2(1)=03(1) I E2(2)=03(2) 818 Vl(I)=T2(1) I Vl(2)=T2(2) 8Z0 V2(1)=Tl<1) @ V2(2)=Tl(2) 838 COSUB 68e8 . 848 Al(l)=l @ Al(2)=81 858 A2(1)=1 I R2(2)=0 a68 GOSUB 9888 . 878 Vl(I)=V3(1) @ Vl(2)=V3(2) 888 V2(1)=A3(1) @ V2(2)=A3(2) 898 GOSUB 6888 988 01(1)=V3(1) ~ 01(2)=V3(2) 918 02(1)=T3(1) & 02(2)=T3(2) Sl28 GOSUB 7888 938 E3(1)=03(1) & E3(2)=03(2) 1238 El(I)=ll(l) @ El(2)=ll(2) 1242 PRINT .1245 PRINT "Nu vol'ilen de foutter .en" 1246 PRINT 1258 PRIIH "e89" 1255 PRINT FNC(El(1»,El(2) 1260 PRINT 'ell' 1265 PRINT FNC(E2(1»,E2(2) 1278 PRINT "e81' 1275 PRINT FHC<E3(1»,E3(2) 1318 OISP "Nu .oet de 'IIe.eten" 1320 DISP 'reflectie-coefficient in.evoerd worden" 1332 PRINT "" 1340 OISP "Gamma" @ PRINT "GaMma 1359 1352 1355 14Z8 1438 1448 1458 1468 1470
"
INPUT Sl(I),Sl(2~ PRINT 51(1),51(2) Sl(l)=FNB(Sl(l» OISP "Berekenin. van de" OlSP 'werkelijke reflectiecoef f ieient' Al(l)=Sl(l) @ Al(2)=Sl(2) A2(1)=El(1) @ A2(2)=El(2) GOSUB 9088 Vl(1)=E2(1) @ Vl(2)=E2(Z)
1488 1498 1588 1518 IS28 1538 IS48 1558 1568 1578 ISe8 . 1598
VZ(I)-A3(1) I V2(Z)-A3(2) GOSUe 6888 01(1)-V3(1) • 01(2)-V3(2) 02(1)=E3(1) I OZ(2)-E3(2) GOSUB e888 Al(I)-SI(I) I Al(2)-SI(2) A2(1)-El(l) • A2(2)-El(2) GOSUB 9888 01(1)=A3(1) I 01(2)-A3(2) OZ(I)=03(1) I 02(2)-03(2) GOSUB 7888 PRINT -D• •ecorri.e.rde ref lecti.-co.ffici.nt-1688 PRINT _. 1618 PRINT FNC(03(1»,03(2) 2745 BEEP • OISP -Einde2758 END 6888 RE" VI .n V2 worden 6818 RE" ver.eni.vuldi.d tot 6828 RE" V3 6838 V3(1)=Vl(1)*V2(1) 6848 V3(2)-(Vl(2)+V2(2» "00 360 6858 RETURN 7888 RE" 01 wordt .ed.eld door 7818 RE" 02 result.rend in 03 7828 03(1)-01(1)/02(1) 7838 03(2)=(01(2)-02(2» "00 368 7848 RETURN e888 RE" 01 en 02 worden . 8818 RE" o~.eteld tot 03 : 8828 04=01(1)*COS(01(2»+02(1)*C 05(02(2» 8838 05=01(1)*SIN(01(2»+02(1)*S IN(02(2» 8e48 03(1)=SQR(04 A 2+05 A 2) e858 03(2)=ATN2(05,04) 8868 RETURN 9888 RE" Al en A2 worden van 9818 RE" elkaar af.etrokken 9828 RE" vol.ens A3=AI-A2 9838 A4=Al(I)*COS(Al(2»-A2(1)*C OS(A2(2»· 9848 A5=Al(1)*SIN(Al(2»-A2(1)*S IN(tl2(2» 9058 A3(1)=SQR(A4 A 2+A5 A 2) 9868 A3(2)=ATN2(A5,A4) 9878 RETURN
2POORT 10 20 30 48 58 60 70 108 118 120 130 140 158 168 176 188 198 2S8 218 228
REM 2POORT REM Pro~ t.r b.r.kenin. v.n REM d. fout.n S-•• tric.s RE" vol ••ns h.t 6 fout.n RE" .odel en voor het corrlREM .eren van •••• t.n S-par. REM voor 1 fre,uenti •. OPTIOH BASE 1 OEG CLEtlR C8=~99793888
DIM 11(2),12<2),13(2),14(2), 15(2),16(2) DIM Tl(2),T2<2),T3(2),T4(2) DIM El(2),E2(2),E3(2),E4(2), E5(2),E6(2) DIM Vl(2),V2(2),V3(2) DIM 01(2),02(2),03(2),04(2) DIM 01(2),02(2),03(2) DIM Al(2).A2(2),A3(2) DIM SI(2),S2(2),S3(2),S4(2), 55(2),56<2),$7<2),S8(2) DIM Kl(2),K2(2).K3<2),K4<2), K5(2),K6(2),K7(2),K8<2),K9(2 )
230 DIM Ll(2),L2<2),L3(2),L4<2), L5(2),L6<2),L7(2) 240 DIM ZI(2),Z2(2) 241 OfF FHB":A) 242 FHB=18 A (A/28) 243 FN EHO 244 OEF FHC(A) 245 FNC=20*LGT(A) 246 FH END 258 OI5P "Voer de tre1uentie in (GHz)" 269 INPUT F 265 PRINT "Fre,uentie="'Fi"GHz" 266 PRINT "" 2~a OISP "Voer de len.tes Ll en L2 in <.IlI)" 2813 INPUT Ll,L2 285 PklNT "Ll-",Ll," •• " 286 PRIHT "L2=",L2," •• " 287 PRINT "" 290 OISP "NU /lIoeten de calibrati eM~tingen gegeven word~n· 30e OISP "Invoeren als r,phi" 310 OISP "met r in dB ~n phi in ·3raden" 315 PRIHT "Calibrati~gegevens" 31':: f'RBH "" 320 OISP "GLU" @ PRIHT "GLU" 330 IHPUT 11(1),11<2) 332 PRINT 11(1),11(2) 335 Il(I)=FHB(ll
368 OISP "GOU" • PRIHT "GOU· J78 IHPUT 13(1).13(2) 372 PRIHT 13(1),13(2) 37~ 13(1)=FHB(IJ(I» 381 OISP ·GMT" I PRIHT ·GMT" 398 IHPUT 14(1),14(2) 392 PRIHT 14(1),14(2) 39~ 14(1)=FHB(14<1» 418 DI5P "GRT" I PRIHT "GRT" 418 IHPUT 15(1),15(2) 412 PRIHT 15(1),1~(2) 41~
1~(I)=FHB(I~(l»
421 OISP "GTT" I PRIHT "GTT" 431 IHPUT 16(1).16(2) 432 PRIHT 16(1),16(2) 43~ 16(1)-FHB(16(1» ~88 RE" S.r.k.nin. van d. ~11 RE" fout.n .l •••nt.n ~28 RE" via tussenr.sultat.n ~38 Al(I)-13(1) I Al(2)=IJ(2) ·548 A2(1)=ll(l) i A2(2)=ll(2) ~58 GOSUB 9888 ~68 Tl(I)=A3<1) i Tl(2)=A3(2) ~78 Al(I)=12(1) @ Al(2)=12(2) 581 A2(1)=ll(l) I A2(2)=ll<2) 598 GOSUB 9888 6S8 T2(1)=A3(1) I T2(2)=A3(2) 618 Al(I)=13<1) I Al(2)=13<2) 628 A2(1)=12<1) I A2(2)=12<2) 638 GOSUB 9888 648 T3(1)-A3(1) • T3(2)=A3(2) 658 Al(1)=15(1) i Al(2)-15(2) 668 A2(1)=ll
948 Vl(I)=E2(1) • Vl(2)-E2<2) 958 V2(1)=T4(1) • V2(2)-T4(2) 968 GOSUB 6888 971 OI(I)=V3(1) • 01(2)-V3(2) 988 02(1)-E3(1) • 02(2)-E3(2) 998 GOSUB 8881 1888 VI(I)=OJ(I) I VI(2)-OJ(2) 1818 V2(1)=1 I V2(2)--2*B2 1828 GOSUB 6888 18J8 01(1)-T4(1) I 01(2)-T4(2) 1841 02(1)-VJ
1330 OISP "worden." 1332 PRIHT "" 1335 PRIHT "Gem.ten S para.eters " 1337 PRIHT "" 1340 OISP "511." I PRIHT ~S11 .. " 1358 IHPUT SI
1378 IHPUT 53(1),53<2) 1372 PRIHT S3(1),S3<2) 137~ 53(1)=FHB<S3<1» lJ88 OISP "S21." • PRINT "S21." 1398 IHPUT S4(1),S4<2) 1392 PRIHT S4(1),S4
VERVOLG 2POORT 1919 1929 1939 1949 1959 1969 1979 1989 1999 2899 2919 2929 2939 2949 2959 2969 2979 2989 2999 2199 2119 2129 2139 2149 2159 2169 2179 2189 2199 2299 2219 2229 2239 2249 2259 2269 2270 2289 2299 2399 2318 2329 2339 2349 2359 2369 2379 2389 2390 2499 2410 2429 2439 2449 2459 2460 2479 248& 2499 2599
GOSUB 7909 Vl
2519 Kl(I)=S2<1) 2~29 K2(1)=El
25~9 K~
2579
2~89
2599 2699 2619 2629 2639 2649 2659 2669 2662
266~
2666 2679 2689 2699 2799 2719 2729 2739 2749 2741
@ @ I i I I I I i
Kl(Z)=S2<2) K2
K6(2)=El<2) K7(1)=E3<1) K7(2)=E3(2) K8(1)=E5<1) K8(2)=E5<2) K9(1)=S4(1) K9(2)=S4<2) Ll
•
2742 IHPUT A. 2743 IF A.=-H- THEN GOTO 1310 2744 IF A$=·Y· THEH GOTO 19 OISP ·Einde274~ BEEP I 2759 END 5999 REM 8erekenin9 van dey 5919 REM S para.eters 5929 Al
5259 5269 5279 5289 ~299
~399 ~319
5329 5338 5349 5359 5369 5379 5'389 5398 5499 5419 5429
~439
5449 5459 5469
~479
5489 5499 6999 6919 6929 6939 6949 6959 7999 7919 7929 7939 7949 8999 8919 8929 8939
8949 8959 8969 9999 9019 9929 9939
A2(1)=L4(1) I A2(2)-L4<2) 'OSUB 9999 01(1)-A3<1) • 01(2)-A3<2) D2(1)-L5<1) • 02(2)=L5<2) 'OSUB 7999 V2(1)-03<1) • V2(2)-03<2) Vl
03(2)-ATH2<05.04) RETURH REM AI en A2 worden van REM elkaar afgetrokken REM volgens A3=Al-A2 A4=Al
I
f\) ~
Ul I
TMTRIX 19 29 39 49 59 68 79 199 119 129 149 158 169 179 188 288 218 228 238 248 Z58
268 279 289 299 398 319 328 339 348 358 369 379 388 398 499 419 429 439 449 450 468 478 488 499 508 518 529 538 548 558 569 579 588 598 698 619 620
RE" TI'ITI
639 OISP ·Uoer de 5 paraaeters v an 56 in" 649 OI5P "511" 658 IHPUT 56(1),S6(2) 668 015P "512" 678 IHPUT 56(3),56(4) :688 015P "521" 698 IHPUT 56(5),56(6) 788 015P "522" 718 INPUT 56(7),56(8) 728 I 0.rekenin9 naar T6 739 R(1)=56(1) I R(2)=S6(2) 748 R(3)=S6(3) I R(4)=56(4) 758 R(5)-56(5) I R(6)=56(6) 768 R(7)-56(7) I R(8)=S6(8) 778 C05UB 9588 788 T6(1)-Z(1) I T6(2)=Z(2) 799 T6(3)-Z(3) I T6(4)=Z(4) 888 T6(5)-Z(5) I T6(6)=Z(6) 818 T6(7)=Z(7) I T6(8)=Z(8) 828 ! B.~alin9 van Tl (+ teken) B38 01(1)=T4(1) I 01(2)=T4(2) 849 02(1)=T4(7) @ 02(2)=T4(8) 858 COSUB 8989 868 01(1)-03(1) @ 01(2)=03(2) 878 02(1)=2 i 02(2)=9 889 COSUB 8999 898 H(1)-SQR(03(1» I H(2)=03(2) /2 999 01(1)=T4(1) @ 01(2)=T4(2) 919 02(1)=1 @ 02(2)=9 928 C05UB 8999 938 01(1)=03(1) @ 01(2)=03(2) 948 02(1)=H(I) I 02(2)=H(2) 958 COSUB 7898 968 Tl(1)=03(1) @ Tl(2)=03(2) 978 01(1)=T4<3) i 01(2)=T4(4) 989' 02(l)=H(l) @ 02(2)=H(2) 998 COSUB 7899 1999 Tl(3)=03(1) @ Tl(4)=03(2) 1919 01(1)=T4(5) @ 01(2)=T4(6) 1929 D2(1)=H(1) @ 02(2)=H(2) 1939 G05U8 7880 1949 Tl(5)=03(1) @ Tl(6)=03(2) 1858 01(1)=T4(7) @ 01(2)=T4(8) 1968 02(1)=1 @ 02(2)=9 1979 COSUB 8999 1989 01(1)=03(1) @ 01(2)=03(2) 1990 02(1)=H(1) @ 02(2)=H(2) 11013 C05UB 7888 1119 Tl(7)=03(1) @ Tl(8)=03(2) 1120 ! 8epalin9 van T2 1139 A(1)=Tl(7) e A(2)=Tl(8) 1149 A(3)=Tl(3) @ A(4)=(Tl(4)+18 8) "00 360 1159 A(5)=Tl(5) @ A(6)=(Tl<6)+18 8) "00 369 1109 A(7)=Tl(1) @ A(8)=Tl(2) 1179 B(1)=T5<1) @ B(2)=T5(2) 1189 8(3)=T5(3) @ B(4)=T5(4)
1199 1299 1218 1228 1239 1249 1258 1268 1278 1288
B<~)=T5(5)
B(7)=T5(7) C05UB 5589 A(l)=C(l) I A(3)=C(3) I A(5)=C(5) I A(7)-C(7) I B(1)=Tl(7) B(3)=Tl(3) 9) "00 368 B(5)=Tl(5) 8) "00 368 B(7)=11(1) C05UB 5589 T2(1)=C(1) T2(3)=C(3) T2(5)-C(5)
@ 8(6)=T5(6) I B(8)=T5(8)
A(2)=C(2) R(4)-C(4) A(6)=C(6) R(8)=C(8) I B(2)=Tl(8) I B(4)=(Tl(4)+18 I
B(6)=(Tl(6)+18
1299 @ B(8)=Tl(2) 1399 1318 I T2(2)=C(2) 1329 I T2(4)=C(4) 1339 @ 12(6)=C(6) 1348 T2(7)~C(7) @ T2(8)=C(8) 1358 A(1)=T2(7) I A(2)=T2(8) 1368 A(3)=T2(3) I A(4)=(T2(4)+18 8) "00 369 1379 A(5)=T2(5) I A(6)=(T2(6)+18 8) "00 368 1388 A(7)=T2(1) @ A(8)=T2(2) 1398 B(1)=Tl(7) I B(2)=Tl(8) 1488 B(3)=Tl(3) @ 8(4)=(Tl(4)+18 9) "00 369 1419 8(5)=Tl(5) @ 8(6)=(Tl(6)+18 9) "00 360 1429 B(7)=Tl(1) @ 8(8)=Tl(2) 1430 COSU8 5590 1448 A(l)=C(l) @ A(2)=C(2) 1458 A(3)=C(3) I A(4)=C(4) 1460 A(5)=C(5) @ A(6)=C(6) 1478 A(7)=C(7) I A(8)=C(8) 1488 8(1)=T6(1) @ 8(2)=T6(2) 1498 8(3)=T6(3) @ 8(4)=T6(4) 1588 8(5)=T6<5) @ 8(6)=T6(6) 1518 8(7)=T6(7) @ 8(8)=16(8) 1529 COSUB 5580 1530 A(l)=C(l) @ A(Z)=C(2) 1549 A(3)=C<3) @ A(4)=C(4) 1559 A(5)=C<5) @ A(6)=C(6) 1569 A(7)=C(7) @ A(8~=C(8) 1570 8(1)=Tl(7) @ B(2)=Tl(8) 1580 8(3)=Tl(3) @ 8(4)=(Tl(4)+18 £I) HOD 360 1590 8(5)=Tl(5) @ 8(6)=(Tl(6)+18 0) MOD 369 1690 B(7)=11(1) @ 8(8)=Tl(2) 1610 COSU8 5580 1620 A(l)=C(l) @ A(2)=C(2) 1630 A(3)=C(3) @ A(4)=C(4) 1649 A(5)=C(5) I A(6)=C(6) 1659 R(7)=C(7) @ A(8)=C(8) 1669 X(1)*T2(1) @ X(2)=T2(2) 1679 X(3)~T2(3) @ X(4)=T2(4) 1689 X(5)=T2(5) @ X(6)=T2(6) 1690 X(7)=T2(7) @ X(8)=T2(8) 1780 GOSU8 9190
VERVOLG TMTRIX 1710 1720 1738 1748 1758 1760 1778 1788 1798 1808 1810 1828 1838 1840 lS58 1868 1878 18S8 1890 1908 5S08 5518 5528 5538 5548 5558 5568 5578 5580 5598 5608 5610 5620 5630 5640 5650 566e 5670 56S0 5690 570e 5710 5720 5730 5740 5759 5768 5770 5780 5790 58eo 5810 5820 5830 5840 S850 5860 587e
R VI(I)=A<S) @ VI(2)=A<6) V2(1)=B(I) @ v2(2)=E(2) GOSU8 60e0 OI
5889 02(1)=V3(1) I 02(2)=V3(2) 5890 GOSUB 8009 5980 C(7)=03(1) I C(8)=03(2) 5910 RETURN 6888 RE" VI en V2 worden 6818 RE" ver.eni.vuldi.d t01 6828 RE" '13 6838 '13(1)-'11(1)*'12(1) 6848 '13(2)-('11(2)+'12(2» "00 368 6858 RETURN 7088 RE" 01 wordt .edeeld door 7818 RE" 02 resulterend in 03 7828 03(1)-01(1)~02(1) 7838 03(2)-(01(2)-02(2» "00 368 7848 RETURN 8888 RE" 01 en 02 worden 8818 RE" o~.eteld tot 03 S82804-01(1)*COS(01(2»+02(1)*C OS(02(2» 8839 05-01(1)*SIN(01(2»+02(1)*S IH(02(2» 8848 03(1)=SQR(04 A2+0S A2) 8858 03(2)=ATN2(05,~4) 8868 RETURN 9880 RE" Al en R2 worden v~n 9818 RE" elk~.r ~f.etrokk.n 9820 RE" yol ••ns R3=AI-A2 9838 A4=AI(I)*COS(AI(2»-A2(1)*C OS(A2(2» 9048 A5=AI(I)*SIH(AI(2»-A2(1)*S IH(A2(2» 9050 A3(1)=SQR(A4 A 2+RSA2) 9068 A3(2)=ATH2(A5,A4) 9870 RETURN 9180 I T naar S conversie 9118 01(1)=X(3) @ 01(2)=X(4) 9128 02(1)=X(7) @ 02(2)=X(8) 9130 GOSUB 7000 9140 Y(1)=03(1) @ Y(2)=03(2) 9150 VI(I)=X(I) @ VI(2)=X(2) 9168 V2(1)=X(7) @ V2(2)=X(8) 9170 GOSUB 600e 9180 AI(1)=V3(1) @ AI(2)=V3(2) 9190 VI(1)=X(3) @ VI(2)=X(4) 920e V2(1)=X(5) t V2(2)=X(6) 9210 GOSUB 6000 9220 A2(1)=V3(1) t A2(2)=V3(2) 9230 GOSUB 9000 9240 01(1)=R3(1) @ 01(2)=A3(2) 9259 02(1)=X(7) @ 02(2)=X(8) 9260 GOSUB 7800 9270 Y(3)=03(1) @ Y(4)=03(2) 9280 01(1)=1 @ 01(2)=9 9290 02(1)=X(7) @ 02(2)=X(S) 9300 GOSUB 7000 9318 Y(S)=03(1) i Y(6)=03(2) 9320 01(1)=X(5) @ 01(2)=(X(6)+18 0) "00 360 9330 02(1}=X(7) @ 02(2)=X(S) 9348 GOSU8 7000
9358 9369 9498 9588 9518 9528 9538 9548 9558 9568 9578 9588 9598 9688 9618 9628 9638 9648 9658 9668 9678 9689 9690 978e 9718 9728 9738 9748 9750
Y(7)=03(1) I Y(8)=03(2) rcETURH I S n~ar T conversie Vl(1)=R(3) I Vl(2)=R(4) V2(1)=R(5) I V2(2)=R(6) GOSUB 6888 AI(1)=V3(1) I Al(2)=V3(2) Vl(l)=R(l) @ Vl(2)=R(2) V2(1)=R(7) @ V2(2)=R(8) GOSUB 6888 A2(1)=V3(1) I A2(2)=V3(2) l;OSUB 9888 01(1)=A3(1) I 01(2)=A3(2) 02(1)=R(5) @ 02(2)=R(6) GOSUB 7888 Z(1)=03(1) @ Z(2)=03(2) 01(1)=R(1) I 01(2)=R(2) D2(1)=R(5) @ 02(2)=R(6) GOSUB 7888 Z(3)=03(1) I Z(4)=03(2) 01(l)=R(7) I 01(2)=(R(8)+IS 8) "00 369 02(1)=R(5) @ 02(2)=R(6) GOSUB 7880 Z(5)=03(1) I Z(6)=03(2) 01(1)=1 @ 01(2)=8 02(I)=R(5) @ 02(Z)=R(6) GOSUB 7880 Z(7)=03(1) I 2(S)=03(2) RETURH
I l\) ~
,
...:J
5 ! HSCIRK 10 PLOTTER IS ,as @ OEG 20 OISP "D@ s~~le_para.eters .0 eten in de ~tate.ents 38 en 50 worden ingevuld" 313 OISP "De detault waarden zij n -1.6389. 1.6291 .-1.2735 e n 1.9791" 40 OISP "Met het pro~ra•• a PARS MK kunnen de scale_para.eter s bepaald worden" 50 SCALE -1.6383.1.6291,-1.2735 .1 13794 613 PEHUP 65 LlHETYPE 4, '" 79 OISP "Moe\ ~e Smithkaart ~ep lot worden? (V/H)" 80 IHPUT Of 90 IF Qf·"Y" ~~ G$="H" THEH GOT lee 110 120 138 149 150 160 1713 189 198 280 210 228 230 248 250 268 278 288 299 300 318 320 338 318 358 368 378 388
o
1113
GOTO 78 IF Q$·"V" ThEH GOTO 130 GOTO 170 MOVE 8.1 FOR A=9 TO 3~1 STEP 3 DRAW SIH(A),COS(A) NEXT A CLEAR PEHUP DISP "Rho-Opt (lin,de9)" IHPUT U,V OISP "Rn (~~m)" IHPUT R DEG @ GCLEAR OISP uF-.in (dB)" IHPUT Fl Fl=18A(Fl~IJ)
OlSP "Ruisfactor (dB)· IHPUT F2 F2=10 A(F2/1J) 01(1)=1 @ Jl(2)=8 02(1)-U @ 02(2)=U GOSUB 7888 G=(1-U A2)/03(1)A2 Hl=R*G/58 H2=(F2-Fl).
390 GOSUB 9888 408 GOTO 278 5088 V3(1)=Vl(I>*V2(1) 5819 V3(2)=(Vl(2)+U2(2» "00 368 5828 RETURH 688e 03(1)=01(lj/02(1) 6818 D3(2)=(01(L)-02(2» "00 368 6020 RETURN 7808 04=01(1)*COS(01(2»+02(1)*C OS(02(2»
7818
SUBPL1
SUBL S1
NSCIRK 05=01(1)~SIH(01(2»+02(I)tS
IH(02(2»
7828 03(1)=SQ~(04A2+05A2) 7838 03(2)=ATH2(G5.04) 7840 RETURH 8808 A4=Al(1)*COS(Al(2»-A2
10
118
ter b~rekenin~ van het subrellector opper vlak van een klassiek Casse~rain systeem.waarbii de subreflector dus @en hyperboloide is. ! Berekenin~ van constanten DEG DISP "VOER PHil EN PHI2 IN" INPUT PLf'Z E=SIN(.S*(Pl+P2»SIN( 5*(P2 -PI» DISP "VOER DE DIAMETER VAN 0 E SUBREFLECTOR IN (MM)" INPUT 0 F=O'2t
.~e
L=F/2~(I-I,E'
26
313 40 58 60 70 80 90 189 1113 t~0
130
160 179 280 240 250 269 270 280
Pro~ra.ma
A=F/(2:t:O
5 U=A*«I+'[lF2'B)A2)A 5-1) FOR Y=~ TO 0/2 STEP 5 X=A*«(I+(Y/B)A2)A 5-1) P"'IIH Y, ~ B=H*'EA2-1)~
NEXT Y
END
18 20 30 49 59 69 713 89 98 1ge 110 129 130 140 159
He
170 189 198 200 2113 229
Pro~ra~m~ ~er
berekenin~
van het subretlector oPper vlak van een klassiek Casse~rain SYsteeM waarbiJ d~ subreflector dys een hyperboloide is. I Berekenin~ van const~nten OEG DISP "VOER PHIl EH PHIZ IH" INPUT PI, P2 E=SIN( S:t(Pl+P2»/SIH(.5*(P2 -PI» DISP MVOER DE DIAMETER VAH 0 E SUBREFLECTOR IN (MM)" INPUT 0 F-O/2*(I/TRN(Pl)+I/TAN(P2» L=F,2t(I-I/E) A=F/(2:tE) B=A*<E A2-1)A5 PLOTTER IS 7135 FRAME U=A*«I+(D/2/B)A2)A.5-1) LOCATE 18,RATIOtIge-18,19.90 SCALE -O/28.D*.S5,-U/10.U*1 1
239 LAXES 29.18,0,(; 249 FOR y=a TO 0/2 STEP 0/268 250 X=A*«I+(Y/B)A2)A.S-l) 269 PLOT Y, >~ 279 NEXT Y 2S9PEIWP 290 MOVE [I/20,U 380 LABEL "SYbreflec~or oppervl~ k"
313 LffBEL 329 LHBEL "PHI1.";Pli"de~" 333 LABEL -PHI2="iP2;"de~" 3413 LABEL "OS="iOiMmm" 350 LABEL "e=";E 360 LABEL MFC="iF;MmM~ 370 LABEL MLv=";Li"mm" 380 LABEL "Rlpha-MiA 393 LRBEL -Beta=";B 400 LABEL "Upper depth=";U;"mm" 410 NOVE O,2-28.U/4 429 LABEL "Hoofdreflector" 439 LABEL 410 LABEL MO m= 4598 mm" 450 LABEL -F.= 1520 .m" 460 LABEL MOiepte= 866 Mm" 470 PRINTER IS 79S 480 PRINT "in" 499 PRINTER IS 2 589 PLOTTER IS 1 510 EHO
I ['0
,p.
CO I
RUIS 1~ PLuTTE~ IS 70S @ RAO 20 SCALE -!.6~89,1 .6291,-1.273S ,1.1:1794 30 ! FOR A=0 T0 2*PI STEP .1 40 ! PLOT SIN,n),COS(A) 5.) ! t-lEXT A 6£1 PEHUP 7'.) CLEAR se DISP "Kl 'B~r~t~nin9 van opt. F ~n broni~? uit 4 .etinge n" 90 OISP "K2:&.r~kenin9 van ruis
CI
r' k ... Is·
11)1) DISP • ., 110 OISP "AIle .~pedanties genor roaliseerd .. o.v S0 Oh.. " 120 01-1 KEV' 1,"jpt." GOSUB 179 130 ON KEY' 2,":ir." GOSUB 730 150 KEf LABEL 160 GOTO 160 179 CLEAR 180 FOR N=1 TO .. 190 DISP "Genor~. broniMP. reeel , i""9., 1· •• isgetal(dB)" 206 INPUT R,X,F 210 PRINT "Rs·",R 220 PRINT "Xs=";X 230 PRINT "F =";Fi"dB" 249 PRINT " " 250 A(N,l)=1 260 A(H,2)=(RAZ.X A2)/R 279 A(N,3)=I/" 280 A
S48 558 568 578 589 598 688 618 629 638 648 6S8 668 678 688 698 788 718 729 739 749 7S8 768 778 788 798 899 819 828 838 848
G8=SOR(V/Z-~U/Z)A2)
F9=18*LGT(Z.Z*G8+X) R8=G8/(G8 A 2TB8 A 2) X8=-S8/(G8 A2+S8 A2) PRIHT USIHC "SA,OOO.OOO,2A" , "fopt=",Fa;"dS" PRIHT USIHG "SA.OOO.OOO" Ropt=",R9 PRIHT USIHG "SA,OOO.OOO" Xopt=",X8 PRIHT USIHG "SA,OOO.OOO" Rn =.; R 1 RETURH FOR H=l TG 4 FOR "=1 TO 5 OISP A(H,IO, HEXT " OISP HEXT H OISP " " PAUSE RETURH EUO CLEAR OISP "Fopt(~B).RoPt,XoPt,Rn( genOrl'l. )" IHPUT F8,RO,X8,Rl PRIHT USIHG "SA,OOO.OOO,2A" i "FoPt=",Fu,"dS" PRIHT USING "SA,OOO.OOO" Ropt=",R8 PRIHT USING "SA.OOO.OOO" Xopt=",X8 PRIHT USING "SA,OOO.OOO" Rn =",Rl F8=18 A (F8/10) OISP "Fi(aB)" IHPUT Fl PRINT " " PRINT USING "SA.OOO.OOO,2A" , "Fi =";F.,"dS" G8=R8/(R8 A2TX8 A 2) a8=-X8/(R8 A 2+X8 A 2) Fl=18 A(Fl/18) O=(Fl-F8)/(2*Rl) T=(1+G8)A2+B0 A2+2*O
858 868 878 888 898 988 Nl=1-G8A2-B~A2 918 H2=SQR(H1 AZT4*a8 A2) 928 R=H2/T 938 P=ATN2(X8.R8-1)-ATH2(X8,R8+1 )
948 H3=SQR(G8*(Fl-F8)/Rl+(Fl-F8) A2/4/R1 A 2) 958 R2=2*H3/T 969 PRIHT ""iddelpunt ruiscirkel
"
978 PRIHT USIHG "11X.7A.OOOO.OO" ; "A.p It. = '. ; R 988 PRIHT USIHG "11X,7A;OOOO.OO" ; "Phi =';P*188/Pl
998 PRIHT USIHG "18A,OOOO.OO" "Straal rui~cirkel=";R2 1888 PRIHT " " 1918 OISP "Plotten ?j/H" 1829 IHPUT OS 1938 IF O.="j" T~EH GOSUa 1888 1048 OISP "Hieuwe ruiscirkel?j/H 19S8 1968 1878 1988 1898 1108 1118 1128 1138 1148 11S8
.
IHPUT OS IF O.="j" T~EH 818 RETURH PEHUP ! PI/2 EXT~A IVI1 LIGGIHG SI1 ITHKAART" FOR A=0 TO 2.1*PI STEP .1 PLOT R*COS(P-Pl/2)+R2*SIH(A ),R*SIH(P-?1/2)TR2*COS(A) HEXT A PEHUP RETURH EHO
GNCIRK PLOTTER IS ;35 @ OEG 2 DISP "De sc~le_par3Meters me eten 1n de ~tate.ents 3 en ~ ~orden
3 DISP "De
4 5
6 7 8 3 10 11 15
20 30
1n~.~uld"
o~'3ult waarden zij n -1.6389, 1.6291 ,-1.2735 e n 1.0794" DISP "Met ~el ~ro~ra.ma PAPS MK kunnen j~ scale_parameter s bepaald worden" SCflLE -I .6~~9,1.6291,-1.2735 ,1.0794 PEHUP GOTO 81 HOVE 0.1 @ ~~R A=0 TO 361 8T EP 6 DRAW SIH(h),:OS(A) HE>:T A CLEAR PH.UP ON KEV' I,·~nput" GOSUB 90 ON KEV' 2."AnalYse" GOSUS 28
e
40 01'1 KEV'
o
60 OEG
3,"~ain
c." GOSUe
6~
@ GCLE;~F.
79 KEV LflBEL 81) GOTO 80 BI DISP "Moet 6~ithkaart ~eplot worden? ('('1'0" 82 IHPUT Q$ 83 IF Q$=·V" C~ Q$="N" THEH GOT I) 85 84 GOTO 81 35 IF Q$="V" TMEH GOTO 8 S6 GOTO II 90 DISP "Ampli'ude (lin) en fas e(~raden) ~an sll,sI2.s21,s2 2" 1138 IHPUT AI,P1,A2,P2.A3,P3,A4,P 4
139 PR 1 HT " amp 1 . f ase· 1413 PRINT USlhC 180 ·SII'",AI. PI 1513 PRIHT USI~~ lee ·S12'",A2, P2 169 PRIHT USIHG IS8 "S21'·,A3, P3 lie PRINT USING 180 "S22'·,A4, P4 lea IMAGE 4A,D uOO,2X,OOOO 19& RETURN 200 01=AUA4 210 02=A2*A3 228 03=PI+P4 230 04=P2+P3 240 CLEAR 259 XI=Ol @ X~~~2 @ X3=03 I X4=0 4
26B GaSUS 850
279 280 299 300 310 320 330 340 359 360 379 380
05=X5 @ D6:Ao PRIHT "OELT~=";05;06 El=Al A2-05'2 @ E3=ATN2(0,El) E2·A4A2-05~2 @ E4=ATN2(0,E2) BI=1-A4"2+El S2=1-AI~2+E~
CI=05*A4 @ C2=06-P4 Xl=Al @ X2=~1 @ X3=Pl @ X4=C 2 GOSUS 850 C3=X5 @ C4=no CS=05*Al @ C6=06-Pl Xl=A4 @ X~=C5 @ X3=P4 @ X4=C 6
399 408 419 420 430 440 458 469
GOSUB 850 C7=X5 @ C6:~6
K=(1-EI-A4~~'/2/02
PRINT "K=·.~ G1=10*LGT(A3/A2) PRINT "GMS·"iGl;·dB" IF K
479 G2=10*LGT(A3/A2*(K-SGH(Sl)*S QR(KA2-1»~ . 489 PRIHT "GMA~··;G2."dB· 498 Tl~C3_(Bl-S~H(el)*SQR(Bl"2-4 *C3 2) )/2/~:;·'2 580 T2=-C4 510 PRINT "Gam~~ source =";Tl;T2 528 T3~C7*(B2-S~~(B2)*SQR(B2A2-4 *C7 2) )/2/C7·'2 538 T4=-C8 548 PRINT ·Gamm~ load ~";T3;T4 550 GOTO 570 560 PRINT "***Potentially instab Ie, no simUltaneous matchin. possible· 570 Ml=ABS(C3/El) I M2~-C4-E3 588 PRINT ·**~Stability circles* A
A
-*.
590 PRINT" Input" ~¥I"I*A5'~ler=·;Ml;M2 628 PRINT ·R~dius=·;Rl 638 "3=ABS(C7/E~) t "4=-C8-E4 648 PRINT" uutput· 658 PRIHT ·Cent~r=";"3,"4 660 R2=A2_A3/E2 670 PRINT ·Radlus=";R2 675 GOSUB 109& 688 RETURH 690 OISP "Gain ,dB) ? Rel.to GMA X t)'pe:G2-. " 788 IHPUT G3 705 OISP "Input of OUtput? (I/O)
i'l
"
786 IHPUT U 797 IF 1$=·1· o 719
O~
1$="0" THEH GOT
798 719 728 738 74& 750
GO TO 705 G4=10 A(G3/1a)/A3 A2 M5=G4/(I+E1*G4>*C3 @ "6=-C4 OISP ·Input ~ain circle· DISP ·Center··;M5;M6
Xl=SQR(1-2t~*A2*A3*G4+(A2*A3 )"2*G4~·2)
760 R3=Xl/(1+E!.G4) 778 OISP "Radius=·;R3 788 "7=G4/(1+E2~G4)*C7 @ M8=-C8 790 OISP "OUtpu. ~ain circle" 808 OISP "Center=·;M7;M8 810 R4=Xl/(I+E2~G4) 829 DISP ·Radiu~=·;R4 821 GOSUB 112& 838 RETURH 850 Rl=Xl*COS(Z3) 860 11=Xl*SIH(X3) 87& R2=X2*COS(X4) 880 IZ=X2*SIH(X~) 890 R3=RI-R2 98e 13=11-12 919 X5=SQR(R3 A2+13"2) 920 X6=ATN2(13.~3) 930 RETURH 1099 X=Ml I Y=M2 I Z=Rl t GOSUS 1150 1100 X=M3 t V=~4 I Z=R2 I GOSUS 1150 1110 RETURH 1129 IF 1$="0· tHEN GOTO 1138 1125 X=M5 t Y&~c. t Z=R3 @ GOSUB 1150 f GOTC, 1148 1138 X="7 • Y=~~ I Z=R4 I 'OSUS 1158 1148 PEHUP I RETURH 1158 PEHUP 1160 FOR A=0 TO 368 STEP 6 1178 I 98 GRADEH EXTRA IV" LIGGI HG S"ITKAART 1188 PLOT X*COS(V-98)+Z*SIH(A).X *SIH(Y-98).Z*COS(A) 1190 HEXT A 1288 RETURH
I
tv U1
o I
M-MIN 10 ! M-MHI
21)
30 40 50 60 78 75 S0 90 100 105 110 120 125 130 148 145 150 160 164 178 188 190 208 210 229 23e 249 250 260 270 2S9 290 300 310 320 330 340 350 360 379 380 390 409 410 420 430
I ! ! I ! !
Pro9ra__ a ter berekenin. van "_in utt de ruis- en versterkin9s ei.enschappen van een GaAs FET.
OEG OISP "Invoer van de S-para_e ters" OISP ·SII [lin,de9l" IHPUT HI,Ft PRIHT "SII-d,Hl,Fl OISP "512 [lin,de.l" HIPUT H2,F2 PRIHT "SI~~",H2,F2 OISP "521 [lin,de.l" IHPUT N3,F3 PRINT "S21··,H3,FJ OISP ·522 [lin,de.l" IHPUT H4,F4 PRINT "S22-",H4,F4 ! Berekenin~ van 0 VI(I)=Hl i Vl(2)=FI V2(1)=H4 t V2(2)=F4 GOSUB 608e Al(I)=V3(1) @ AI(2)-V3(2) VI(I)=H2 @ VI(2)=F2 V2(1)=H3 t J2(2)=F3 GOSUB 6080 A2(1)=V3(!) ~ A2(2)=V3(2) GOSUB 9000 OI=A3(!) @ u2=A3(2) ! Berekenin~ van K
K=(t+01A2-HIA2-H4~2)/2/H2/H3
IF K>1 THEH GOTO 320 PRIHT "Potentie.l Instabiel" ! Berekenin9 van " VI(I)=OI @ Vl(2)=02 V2(1)=H4 @ v2(2)=-F4 GOSUB 6008 A2(1)=V3(1) @ A2(2)=V3(2) AI(I)=Hl , AI(2)=FI GOSUB 9900 "I=A3(1) , M2=A3(2) ! Berekenin9 van BI BI=I+HIA2-~4A2-0IA2
! Berekenin9 van Ga(_ax)
G=H3/H2*(K-SGH(BI)*SQR(K A2-1 »)
449 ! Berekenin~ van Rho-match 450 PI=(BI-SGH(BI)*SQR(BI A2-4*MI h2)
).'2/"1
460 P2=-"2 470 PRIHT "Ga(max)=",10*LGT(G)," dB" 489 PRIHT "K=",K 490 ! Berekenin. van Yo. 500 AI(I)=I t AI(2)=0 510 A2(1)=PI @ M2(2)=P2
528 538 548 558 568 579 5S8 598 688 685 618 628 625 638 648 645
GOSUB 98e9 01(1)=A3(1) i 01(2)=A3(2) 01(1).1 I JJ(2)=8 02(1)=PI I ~2(2)=P2 GOSUB 8890 02(1)=03(1) i 02(2)=03(2) GOSUB 7888 VI=03(1) I ,2=03(2) PRINT "Vo9 z ",YI,V2 PRIHT "Rho(o9)·-,PI,P2 OISP -Rho (F_in) [lin,de.]" IHPUT P3,P4 PRIHT "Rho(F_in)·",P3,P4 OISP "F_in CdBl" IHPUT F5@ F5=18 A(F5/18) PRINT "F_in=",18*LGT(FS),"rd
B]"
658 OISP "Rn [~h_]" 668 IHPUT RI@ RI=RI/58 665 PRIHT "Rn=",RI*58,"COh_]" 678 I Berekenin~ van 922 6S8 01(1)=1 i 01(2)=8 698 02(1)=HI , 02(2)=FI 789 GOSUB 8888 718 VI(I)=03(1) @ VI(2)=03(2) 728 AI(I)=I t AI(2)=8 738 A2(1)=H4 @ A2(2)=F4 748 GOSUB 980& 758 V2(1)=A3(1; i V2(2)=A3(2) 768 GOSUB 6080 778 01(1)=V3(1) @ 01(2)=V3(2) 780 VI(I)=H2 @ VI(2)=F2 798 V2(1)-H3 @ V2(2)=F3 S88 GOSUB 6006 818 02(1)=V3(1) ~ 02(2)=V3(2) 820 GaSUB S0eu 838 01(1)=03(1) @ 01(2)=03(2) 848 01(1)=1 @ 01(2)=8 858 02(1)=Hl & 02(2)=FI 868 GOSUB S80e 878 VI(I)=03(1) @ VI(2)=03(2) 889 01(1)=1 @ 01(2)=8 890 02(1)=H4 @ 02(2)=F4 908 GOSUB S888 910 V2(1)=03(1) ~ V2(2)=03(2) 928 GOSUB 6800 930 AI(I)=V3(1) i Al(2)=V3(2) 948 Vl(I)=H2 @ VI(2)=F2 958 V2(1)=H3 @ V2(2)=F3 968 GOSUB 6800 978 A2(1)=V3(1) @ A2(2)=V3(2) 9S0 GOSUB 9006 998 02(1)=A3(1) @ 02(2)=A3(2) U88 GOSUB 7063 1818 GI=03(1) @ G2=03(2) 1828 ! Berekenin9 van y21 1038 01(1)=1 t 01(2)=9 1849 02(1)=HI @ 02(2)=FI 19'58 GOSUB 8980 1869 VI(I)=03(IJ @ VI(2)=03(2)
01(1)-1 I 01(2)=8 02(1)=N4 @ 02(2)=F4 GOSUB 8883 V2(1)-03(1) I V2(2)-03(2) GOSUB 68eO AI(I)-V3(1} I Al(2)=V3(2) Vl(I)=N2 e Vl(2)=F2 V2(1)-N3 I V2(2)=F3 GOSUB 6880 A2(1)-V3(1) I A2(2)=V3(2) GOSUS9880 02(1)-A3(1) I 02(2)=A3(2) 01(1)=2*N3 I 01(2)=(F3+189) "00 368 1288 COSUB 788S 1218 Y3=03(1) • Y4-03(2) 1228 R2='I*COS(~2)/Y3~2 1225 PRINT -R••--,R2*S8,-[Oh_l" 1138 I Ber.kenln. van Yol 1148 AI(I)=1 I AI(Z)=8 1258 A2(1)=P3 e A2(2)=P4 1268 COSUS 9890 1278 01(1)=A3(1) I 01(2)=A3(2) 1288 01(1)=1 @ ul(2)=8 1298 02(1)=P3 • 02(2)=P4 1388 GOSUB 8880 1318 02(I)s03(1) I 02(2)=03(2) 1328 GaSUB 7880 1338 Y5=03(1) & ~6=03(2) 1348 I Berek.nin9 van HI 1358 "1=(I-I/G)-2+4*(I-I/G)*R2*Y UCOS(Y2) 1368 ! Berekenin. van "2 1378 "2=(I-I/G+2*R2*YI*COS(Y2»* (F5-1-2*RI~Y5*COS(Y6» 1388 "2="2+2*RI*R2*(YI A2+Y5 A2-4* YI*SIH(Y2)*Y5*SIH(Y6)+2*YI* 1878 18Se 1898 1188 1118 1128 1138 1148 1158 1168 1178 1188 1198
COS(Y2)*Y5~COS(Y6»
1398 ! Berekenin. van "3 1488 "3=(F5-1)A2-4*(FS-l)*RI*Y5* COS(Y6) 1418 ! Berekenin~ van "_in 1429 "4=H2/"I~(I+SQR(I-"I*"3/M2A
2»
1438 "5="2/"I*
2»
1448 IF "4<8 ANu "5<0 THEH GOTO 1518 1450 IF "4>8 AND "5>8 THEH GOTO 1470 1460 IF "4<0 AHO "5>0 THEH GOTO 1498 1470 M=M4 1488 GOTO 298e 1498 "=H5 1588 GOTO 2898 1518 ! "_in=(Fmin-I)/(I-I/G~) 1528 PRIHT ""ir,i_ale " .eld't bU F_in" 1538 EHO
2888 PRINT ""=",","[lin]" 2818 PRINT -F=",18*LGT(I+M),"CdB ]"
2828 B3=("*R2*YI*SIH(Y2)+Rl*Y5*S IN(Y6»/(M*R2+Rl) 2S38 G3=("*(2*R2*YI*COS(Y2)-I/G+ 1)+2*Rl*Y5*COS(Y6)-F5+1)/(2 *("*R2+Rl » 2848 PRINT -G_in=-,G3 2858 PRINT -8_ln=",B3 2868 01(1)=1 i 01(2)=8 2878 OZ(I)-SQR(G3 A2+B3 A2) @ 02(2 )::oATN2(B3,G3) 28S8 GOSUB 8880 2898 Al(I)=1 I AI(2)=8 ZI88 A2(1)=SQR(G3 A2+B3 A2) @ A2(2 )-ATH2(B3,G3) 2118 GOSUB 9888 2128 DI(I)=A3(1) @ DI(2)=A3(2) 2138 02(1)=03(1) @ 02(2)=03(2) 2148 GOSU8 788e I 2159 Y7-03(1) i YS=03(Z) tv 2168 PRINT "Rho(M-_in)=",Y7,YB Ul 2170 EHO I--' 6888 REM VI .n V2 worden I 6819 RE" ver_eni9vuldi9d tot 6829 RE" \,/3 6838 V3(1)-VI(I)*V2(1) 6848 V3(2)=(VI(Z)+V2(2» "00 360 6850 RETURH 7888 RE" 01 wordt gedeeld door 7818 RE" 02 resulterend in 03 7828 03(1)=01(1)/02(1) 7838 03(2)=(01(2)-02(2» "00 360 7849 RETURH 8889 RE" 01 en 02 worden 8018 RE" oPget~ld tot 03 S829 04=01(1)*COS(01(2»+02<1)*C 05(02(2) ) 8838 05=01(1)*S1H(01(2»+02(1)*5 IH(02(2» 8049 03(1)=SQR(u4 A2+05 A2) 8858 03(2)=ATN2(05,04) 8868 RETURH 9808 RE" AI en h2 worden van 9810 RE" elkaar afgetrokken 9820 REM vol.ens A3=AI-A2 9830 A4=AI(I)*COS(AI(2»-A2(1)*C OS(A2(2» 9840 A5=AI(I)*SIH(AI(2»-A2(I)tS IH(A2(2» 9058 A3(1)=SQR(rl4 A2+A5 A2) 9860 A3(2)=ATN2(A5,A4) 9878 RETURH
Bijlage 14
-252-
14. Het berekende nabije stralingsdiagram van de belichter In
deze bijlage wordt het stralingsdiagram uitgerekend
van
de gegroefde hoorn voor twee frequenties te weten 11 en 12,5 GHz.
De
stralingsdiagrammen worden berekend op een bol met
de apex van de hoorn als middelpunt. [~6J
lNTEGRAL ANALYTISCH - ?ROCESSORTIJDEN 0.10
START
SEC f'ROCTIME
Bo ·THETANUL=17.5 RO =:~ ... '.J Co G<) (; ;:.::) i.
......
_._.-
1'"': ~ ... i
I...
j~
~x
. ~,:= fIR~+Rs) K =-27T/.,i° . 'IJOO~CONSTr:1NTCN
o..L'7
- ,-
..
N{iCOi\STANTCN
.:.: ..
1.,)0 (j;-~'.) :;_DO i'~ (1 v t r: L. I) 0
.2:, ~2. 2~8.7 .'
l
r:-; IA8CGRr-'tDCN fAS€.
i IO;::i\
::. ~ OOo~"O:L
• 04-"'"
..... CO: /·00
. .J.
..J ..
I'
..., I
~
.....
::-... 00[+00
. 3 .. ()O;:~·00 ,':' .. 00[,; 00 '3. 00;: ~'OO
"17-S.04 "- J. 70 03 .L 7'7.44 II
..
; "' -, i ..:.
7 .. 00:::: :-(;0 :; .. ()O~:>~00 't. 00;: l·GO
.l.
{"'\ II
/
. ...
::'.OOr:+Ol 154 .. 30
1 ~ .LOC 1·01 ~. ·:9r.;,···9.:~
i. ~ 3 0;: l· 0 .i.
.L42..'30
, "'N"::}O[}~):~
~.J6 ..
11
.i.. 50: .:.() 1
12'1'.48
i.i.OC+O:i.
122 •. 6G 115.71 .1.08.65
.;.. '70;: l·()l ::... DOC: 0.:. ~ • '/0:::: :.()i :.0.,)[10::'
<;4.:1.: 86,,55
2 ~ :LO: ~'01
((
: .. :0['1·0::2.30::;:1,01
..,
.~
/u.<.J,.;
70 .. 32
;2 .. 50: -~:O~ ;:... 6 0 [ .{. 0 1..
.l.Y.l•• .., ....
2..70;:1·01
30~05
:.80[+0::'
·1-J.. ./ • ,.. 't••)
2.90::'0':'
4~4'1'
:: .. OO[IO:L ::;:ND
tJ~
.1.0 .. :'50
A,'
.".\'
sec PROC TIME SEC r-r\Oc TIME f== II GH-z. ,G,i:;c; ?F~[~C_ J_~.t1t;~ ___ .. .. .. sec F·r\q~_.T~ijl;. __ .. . .. CTilETA
£8
DECIBeL (dB)
HOC::KSOM
(lISe
o'
_
.
,
-254-
0
0
2
4
6
8
IS
12
14
16
18
20
22
24
26
28
-4
-4
-8
-8
-12
-12
-16
-16
-20
-20
..J l.L!
CD
u
(:::.//
-24
GH7-
-24
l.L!
C
z
-28
-28
a:
-32
-32
-36
-36
l.L!
:z
0 0.
-40
0
2
4
6
8
IS
12 14 16 18 "OEK IN GRRDEN
20
22
24
26
28
30
-41
B
POWER E-VELD VRN HOORNRNTENNE RLS FUNCTIE VRN DE HOEK THETR R0: 0. 15M Rl:B.6176H THETRNUL= 17.SGRRDEN KR0,.34.523 KRl:142.14
20
0
2
4
6
8
IS
12
14
16
18
28
22
24
26
28
30 0
-20 -40 -60 -80 -103 -120 -140
f~"
GH-z.
-160
-180 -200 z
-220
a:
c::
-260
z
-300
w c
-240 -280
~
l.L!
en
a:
-321 -340
u..
B
2
4
FFiSE E-VELD R8: 0. ISH KR0:34.523
6
8
18
12 14 16 18 HOEK IN GRRDEN
HOORNRNTENNE R1"'liL6176H KRl=t42.14
20
22
24
26
28
8
FILS FUNCTIE VRN DE HOEK THETRNUL= 17.SGRROEN
THETR
30
-360
-255_. 1\: : .,.' ,_ • '.
j...•••••
•
:.~ ~ •.' ~.'
••••
~ ••'
io..: : ~ J
',.1
•.._.' ....._ ......
~.; • .l .....}
~;
II:: [, ;':: ;':'I!' ~~ i~<
.C--;. {:I ~..~. L; ~ ... :::; .:. '?
~O;:0d_~OC~000
~i::T;:~
~.,~:0u~_760000
M;:7:~
K~l=
16l.~J7JOi7
NJ==7 • 4:;[;:~0000
I,) OCl;-.:CON ST I"NTCN
0.1.8
NACD~STANT[N
3.13
:
:.) a (J;-, 'J::i._D 0
~
...).
,
...
L·..)
I';j:',:": CL I)O
HOEKSOM
DECIBEL·
•...
:;'.O'jC 0~. J•• 00::: 1·00
r::" .•j
2Q'! 6;;. " ~ , ;:;.Q '! 59. ,
- -•
..... &or ...........
53.'1'2 5:;.02 5L54
:.00;::::00 3.00;: 1·00 4.00[+00 5.00:::+00 {'. 00[::, CO '7 .. 00:: :·00 0.00[:00
28.45 28.22 27.90 27.49 :7.00
4<7.50 46.75 • '.0 _.
'7.00C+OO
32.00
::' .00[-10::' 1 •.i.0::;·01
27.21 22.07 J. U.
.-
AI
<"I~'
.. 40r.:'iOl
]..50[1·0 1
0.00
l.60C+O::'
···(:).85
.L .70;:',0 l [:Oi:::··:·Ol .~ .? O~: :·0 1.
'-13.08 ~:'7.iJO
.1..
"'26.30 .. 34 .. i c;' "'42 .. 57
:. oor.: 10:L 2 •.LOr: t·Ol : .. :0[101 2"*
~JO::
· 51.02
{·o 1
: ... 4Gi:1 o.~ .2 .. ::;o~: ·}·z).:. I,) C.·~ 0 ~~ :.
N
· 73 .. :1.7 n,",,!
· " u ..
(;
~
,I
-....J ~
-0.73 -1.14 -1.63
~ 1.•
0
-8.45 . '-"9 ~55 -10;66
-49.08 -'55'.02
-1~.7S
-6?~30
"13 ~ 87' _. - .:"-1"4" 12.98 12.12 11.28
.-'6 ---. ~,-
···1:5.65-·' -16.50 -17.35
:L 0 • 4:L
····18.22
-21.04 -22.07
--:L 4':' • .L 1
-23.15
: . O';;C 1 0.:
... .t 5(~ .. J....
4 • :; 5
.~~. ;: ~~.•
';nc:;":
-106.04 -116.23 . ·.'i 27: 39 -166.29 -180.62 -195.34
_?q_. . _.. _.. ':-'. ~ :k Q.:' ~_4 _.. _
.. :c~ 990~J:
hCT rr:\Si::CCNTr.:Ul1 LIGT or' Dr
-4-i ---
··~96:79-- . ~
S::C ?fdJC TH1C
16i.bG730~7
I~S
rc:rJ
~~J:JKINC~N C:~DT: ~MS~ i::::~:i\1 ::;Tj:;·I;··'Cj~OCiTT;::: l.,11·:,I\; O.. :~ C~'i
0:
--~88:
- . -9 ~::i l' .. - .: i 9-.-[2 - - - - -- ::"-f:3'7: ·~:r{ - -tL 57 "':'::0.-06-' _.. _." :-isi: '~r3 - -6.56 3.48
VO~l
-61.01
. ~.~II~;.2.. _. "12.81 "'73.82 .lA.Dl ':'l:f:02-' -··-·-~·~86:(ff-"
7.~?
:~
.-:'1:J ~ ;!.4 __ •
; 5.. _. . ="7•• ~?
:0.10 19.08 17.97 16.08
··.L.L2.07
K~i=
-7~2B
-10.33
:::i:21------·---..:i3:'8-5---
-~.2(:).40
l\r,o:~;;
9o·.~ Q . __ -1.20 -2.63 -4.72
. . .: .
.. ':':2: 80-·' - -." - . : 17-:02 -" -
21.~70;::·Ol
.L2 ...~ 0
__
-0~41
: . DOC~O~. 2.70;:::·0 :L :~~Ii'm
p •••
-0.18
24.99 -3.64-22:2~·24.16 -4.47 -27.01 23.26 -5~3' -3~~16 .::2: :0.. __ . ':".6.._~~ -::~?_.AQ _ .
~
:"' O.•,o? . .
~i6:42'-'"
"- ... -25: 1'5"
~
Q.. . Q9 ~ _•••.••. __ 9•• _Q.Q •, _
KR=
2.03[-01
23.20
T /i"i TI iL:T':';"~:O (.r~('·1D[N
-256-
0
"
2
4
6
8
10
u
U
16
18
28
22
26
2~
28
38 VI
-4
-~
-8
-8
-12
-12
-16
-16
F -= /2.) 5 GH"2..
-2i1 -I I.l.I CD
12
-28
-2~
-2~
-28
-28
-32
-32
-36
-36
I.l.I
C
;z: Ct: I.l.I
:%
C CL
-~iI
B
2
~
6
8
10
12 U 16 18 28 HOEK IN GRRDEN -...
22
e
2~
26
28
3III
-40
POWER E-VELD VRN HDORNRNTENNE ALS FUNCTIE VAN DE HOEK THETR Rl=iI.6176H THETRNUL= 17.5GRROEN RS= 8. ISH KR0,.39.270 KRl=161.69
20
8
2
~
6
8
19
12
1~
16
18
28
22
2~
26
28
30 I'
-20 -~S
-60 -88 -100
f=
-1~0
12,,5
-120
GHz.
-168
-180 -211l0 ;z:
-220 -248
UJ CJ
a: a:
-26Q1
z
-300
UJ U\
-340
-280
l.!l
a:
-32B
~
8
2
~
FRSE E-VELD RiI= 8.15M KR0=39.270
6
8
1III
16 18 12 U HOEK IN GRRDEN
HOORNRNTENNE Rl=0.6176H KRt=161.69
20
22
--.e
2~
26
RLS FUNCTIE VRN DE HOEK THETRNUL= 17.56RROEN
28
THETA
30
-360
Bi,jlage 15
-257-
15. Meetmethoden voor het meten van S-parameters en rUisgetal Om
van een transistor de S-parameters en de ruiseigenschap-
pen te weten te komen meet men cerrigeren veor de meetfouten tengevolge
van
opgenomen de
niet
is.
de testhouder (76),
waarin
de
transistor
Tevens meet men de meetfouten corrigeren van
ideale meetapparatuur.
Het corrigeren van
de
S-
parameter metingen geschiedt met behulp van een zogenaamd 12 termen
foutenmodel.
berekenen aan
Dit
wordt
behandeld
van de S-parameters van de
in
15.2.
transistor
Het
geschiedt
de hand van een "de-embedding" proces dat gebruik maakt
van een tweetal referentie metingen. 15.1.
Het
geschiedt meting
meten
van
het
Dit wordt behandeld in
rUisgetal
van
met twee "hot/cold" metingen plus
van de te meten versterker.
de
versterker
een
"aan/uit"
Dit wordt beschreven in
15.3. 15.1 Het gebruik van kettingmatrices [42,47) De
opbouw van het prototype van de LNA is gegeven
in
Fig.
B15.1 [10,49,53,74): De elektrische opQ,ouw bestaat uit 5 trappen: 1) Connector SMA "launcher" 2) Microstrip veedingscircuit 3) Transistor 4) Microstrip voedingscircuit 5) Connector SMA "launcher" Deze onderdelen kan men ieder voorstellen als een tweepoort. De totale eentraps-versterker is dan een van 5 tweepoorten. een
S-matrix.
Om
Elke tweepoort kan men karakteriseren met echter gemakkelijker te
voert
men de T-matrix (ketting) in.
men
de
eventueel
vermenigvuldigen.
cascade-schakeling
bekende
kunnen
rekenen
Dit wordt gedaan omdat
S-matrices
niet
Dit mag met kettingmatrices wei.
serieschakeling van T1 en T2 geldt T3=T1.T2.
mag
Voor een
Bijlage 15
-258-
...
co nectar
~ inch 1 striplijn
5 voedingspanning
2 FET 3 clpaciteit 4 hf ont koppeling
6 aandrukbeugel 7 geaarde metalen richel .evt)stubs
Fig. B15.1: Een testopstelling vaor versterkertrappen [10]
Definieer nu: T1
"SMA" Connector Radiall R125501 + houder
T2
Microstrip voedingscircuit 10 GHz.
T3
Lage ruis GaAs MESFET. "stripline package"
Om
de
1/2"x1/1". No. 36351
S-parameters van de transistor te bepalen worden
volgende
de
referentie-objec~en gemeten:
T6
I
Complete versterker
T5
I I
Microstrip voedingscircuit in testhouder
T4
III
Twee aaneengemonteerde "SMA" connectoren
Deze referentie-objecten kunnen we voorstellen zoals in Fig. B15.2 is aangegeven.
BijIage 15
-259-
:jTl~T2~T3~T2~T1~
I
~Tl~T2~T1t
II
II1~Tl~Tl~ Fig. B15.2: 8chematische voorstelling van de te meten tweepoorten
Met
behulp
van dexe drie metingen kan de T-matrix
van
de
8-matrix
en
transistor als voIgt berekend worden: Metingen:
T4 = T1'T1 T5 T6
Voor
= T1·T2·T1 • = T1·T2·T3·T2·T1
omrekening van een T-matrix naar een
de
vice versa geIdt: T
S
=
=
1 s 21
1 T
22
[ ''''''=''''22 -5
;" ]
[~"
T
22
T"T 22 -T'2 -T 21
=
[T" T
21
T12 ]
T
22
"J ['" :::] =
5
21
Voor reciproke netwerken geldt tevens [75]: oftewel
Om
T1
811=822 worden:
te
weten te komen uit T4
en dat 812=821.
wordt
verondersteld
Er moet dan het volgende
dat
berekend
-260-
Bijlage 15 Er geldt:
[~
:] [:
:]
=
[~ ~] AD-Be = 1 en ad-be =
Uit reciprociteit volgt: ala+d) :: A+1 bla+d) = B e I a +d) :: C
la+d)2 :: A+0+2
dla+d) :: 0+1
Dus krijgen we als oplossing: a ::
A+1 '" A+0+2
b
::
c
::
B
V A+0+2 C
'V' A+0+2
d ::
0+1
V A+0+2 ;
T1 is nu bekend en hiermee wordt T2 bepaald volgens: -1 T1
Hiermee wordt T3 bepaald volgens:
.
T2 wordt berekend door: 1)
Bepaling van 82 uit T2
2) Bepaling van 82~ door de poorten 1 en 2 te verwisselen
3) Bepaling van T2-« ui t
82'"
-261-
Bijlage 15
Deze
laatste methode is noodzakelijk,
omdat het
uitgangs-
voedingcircuit in spiegelbeeld gemonteerd is. Poort 1 is gedefinieerd aan de zijde van de "beam-lead" chip condensator. Uit T3 wordt 83 Om
= 8FET
bepaald.
deze berekeningen uit te voeren is een computerprogramma
geschreven genaamd "TMTRIX". De beschrijving wordt in bijlage 13 gevonden.
15.2 2Iet_~:::iger~x;..~~ ::.e.!. :=<:.t~e.: -=~ tr~~issi.=..m.:...t ':'nge.2: aan een-en tweepoorten [40,41]
-- - - - - - - - - - - - - - -
Met
behulp
van
transmission
de
netwerkanalysator
en
If
de
reflection-
/(
test
set HP 8743A kunnen de 8-parameters
allerlei "devices" onderzocht worden.
I
van
I
De test set bevat drie
poorten, te weten: de reflectiepoort, de transmissiepoort en de referentiepoort. het de
Met richtkoppelaars wordt een deel
van
mlcrogolf-signaal bij deze poorten uitgekoppeld en
met
analysator
kan
uit
deze signalen
een
reflectie of transmissie bepaald worden.
maat
voor
de
Een groot probleem
bij de aflezing van deze grootheden is, dat ze niet vrij van meetfouten
zijn.
Bij frequenties in het GHz gebied mag men
de richtkoppelaars niet meer ideaal veronderstellen. introduceren
kabels,
misaanpassin~en,
zal
een
niet
coaxiale
schakelaars
en
Verder
overgangen
die weer reflecties tot gevolg hebben. Ook
perfekte isolatie
tussen
de
verschillende
poorten de meetwaarden beinvloeden. Tenslotte zal het niveau van de signalen op de verschillende poorten door het gebruik van
mixers en richtkoppelaars als functie van de frequentie
varieren.
-Dit
heeft
een
variatle
van
de
transmissie-
coefficient tot gevolg. Bovengenoemde
systematlsche
fouten
kunnen
geelimineerd
worden door een foutenmodel op te stellen [42,51,59].
Na dit
-262-
Bijlage 15
modelleren
geschiedt
het
bepalen
van
foutentermen.
geschied met het calibreren van de netwerk-analysator. het calibreren zijn 6 metingen nodig die de 12 opleveren
(6
geschiedt
is,
Deze
meting
procedure.
complexe
Indien
het
Voor
foutentermen calibreren
kan men de meting aan het device verrichten. wordt nu gecorrigeerd volgens
Als
parameters,
getallen).
Dit
uitkomst
heeft
men
de
een
wiskundige
gecorrigeerde
S-
die ontdaan zijn van de fouten opgenomen in het
f outenmode 1 . Voor
het
tweepoorten
corrigeren van S-parameter metingen zijn
door
"lPOORT" en "2POORT".
m1j
twee
programma's
aan
een- en
geschreven:
Zij bevinden zich eveneens in bijlage
13.
Een uitwerking van het modelleren, is
calibreren en corrigeren
gevenop de volgende pagina's [68].
-263-
S-PARAMETERS DEFINlTIES (2-POORT)
.! /0.,,..-----
--,
L_t""!' • I ,
'1::1'______ ...aI
oort 2
_
S12 b1
=S11- a1+ SJ2· a2
b2 =S21- a1+ S22· a2 REFLECTIECOEFFICIENT VAN POORT1
(poort2 karakteristiek afgesloten,
Zo )
TRANSMISSIECOEFFICIENT IN VOORWAARTSE RICHTING (poort2 karakteristiek afgesloten ,lO ) TRANSMISSIECOEFFICIENT IN TERUGWAARTSE RICHTING (poort1 karakteristiek afgesloten, lO ) REFLECTIECOEFFICIENT VAN POORT 2
(poort1 karakteristiek afgesloten,lO )
.-
MEETFOUTEN NETWORK ANALYSER
• STOCHASTISC H:-drift, ruis, FM, . -niet-reprod uceerbaarheld connectoren, scha kelaars -6A ,6 f/J in kabels REMEDIE: UlTi'1IDDELEN • SYSTEMATISCH (UNEAIR)
.-.-
• DIRECTIVITY ERROR - niet-ideale koppelaars - reflecties v66r DUT
~ • FREQUENTIE RESPONSIE
8 't
...
REMEDIE: MATHEMATISCH MODELLEREN +CORRIGEREN
or-
r-
a:: o
~ N
TEST SET ZQ
- koppelaars, kabels,mixers - koppel factoren, insertion loss
I
L.
MI SAANPASSING REFLECTIEPOORT - lui t (poort1) ;t: lO oftewel o
• MIS AANPASSING TRANSM. POORT - lin (poort 2) f. lO o<.b2 :1. "sollwert" • FREQUENTIE RESPONSIE van komponenten in transmissie weg 2e poort
~-. SIGNAALLEK, intern van poort1
naar poort 2
-265-
MODELLEREN, CALIBREREN, CORRIGEREN van lineaire systematische N.A. fouten MODELLEREN : STEL ELKE NIET-PERFECTE N.A.-POORT VOOR ALS EEN IDEALE N.A:·POORT IN SERlE MET EEN FOUTENMODEL. STROOMDIAGRAM MET 6 FOUTTERMEN (8743 test set) ~
eOO Smr
tjJ
b,1 I
1
I
~1
el)1
I I
a~
b31
a:7 I
e32 I S21 S e22 S,1 22 I 512 b2
Smt
I
I
REFL. POORT
1
D.U.T
I
2
TRANSM. POORT
TWEE BELANGRIJKE RELATIES: Smr = ~ =eOO+S11 e01 (1- S22 en) + S21 S12 e22 e01 ao 1- S11 e11- S22 en-%S12 e11 e22+ S,1
Snen e22
Smt= b3 =el)+ S21 e32 ao 1-5-n e11- S22 e22-$z1S,2 e"e22 +~1S22e11 e22 bekend: Smr: Smt
onbekend: e-termen, S- parameters
GEVRAAGD: e- termen (6) OPLOSSING: stet 6 onafhanketijke vergelijkingen op met 6 onbekenden (de e-termen), door 6 metingen te doen aan testelementen me t bekende S-par. DIT PROCES, HEET NETWORK ANALYSER CALI BRATIE
CALI BREREN METING
CD
REFL. POORT KORT5LUITEN 511=-1 ~2=~1: 522 =0
Q) REFL. POORT KARAK TERI5TIEK AF5LUITEN 511 =521 =512 =522 =0
RE5ULTAAT 5 -e _ eQ1 1- 00 1+e11
52= eoO
Q) REFL. POORT MET VERSCHOVEN
eQ1 e-J211l1 KORT5LUITING AF5LUITEN. 53= eOO -J 1 1+e11e 2f1l ~2 =521 =522=0 511=-e- J2RI1
®
5LUIT SEIDE POORTEN LOPENO AF, meet transmissie 511 =521 =512=522 =0 .
54=e30
5 ene01e-jrll2 BINDEN, meet reftectie T-poort S=eoo+ T31 512 =521 =e - j f1l2 511 =522=0 1- e11 e~-J 2
CS) BE/DE POORTEN DOORVER-
®
IDEM, meet de transmissie
FOUT TERMEN
I
tv
Ol Ol I
-267-
CORRIGEREN I
BEKEN 0 : e-t ermen GEVRMG 0 :S-parameters
~
D.U:r.
b1
eOO
en
s" m lileo1
(4-0NBEKENDENl OPLOSSING: doe
1
REFl. POORT
4
I I
a11
metingen s11m' s21m ,s-'2m,s22m
en schrijf
CD
= sllciev b1
+
a 2 = S21dev b1
+
s12dev b2 S22dev b2
22dev 1
+
s21devbi
= s12dev bi
+
slldev b
a1
a' - 5
1 -
&2
b'
2
HERSCHRlJ F DIT IN MATRIX NOTATIE:
S =a
a = s 5 of VUL
IN SETG)
EN
(£)
Sn
5-1
; $22 I
S,2
I
~
b31
at?
521
en
e32
S21m
til I
O.U T
~
TRANSM. POOOT
-268-
WERKELlJKE S-PARAMETERS
D.U.T.
ALLE VARIABELEN ZfJN COMPLEX EN MOETEN BlJ IEDERE MEETFREQUENTIE WORDEN BEPAALD.
-=.:::..-;;:.;;:.W e 22 (s211ll -e 30 e 2
S12m -e 30)\ e 2
I)
-269-
Bijlage 15
15.3 Ruismetingen [43,44,45,46] - - - - - ----------Om
het
rUisgetal
tijdens
meting
F van
ervan
de
versterker
gaan we uit van
te een
minimaliseren meetopstelling
zoals in Fig. B15.3 staat getekend.
F1 / G1
Noise Source
DUT
@ - [> Fig. Er
Isolator
-
.-
.-+-
[>
-
Power Sensor
-
(JJ .'
\
B15.3: Meetopstelling voor rUisgetal meting zal
een methode gegeven worden om met behulp
van
drie
metingen de twee belangrijke parameters F1 en G1 te bepalen. Hierbij
is Fl het rUisgetal van de versterker onder test en
G1 de bijbehorende versterking. De
ruisbron kan gekarakteriseerd worden door
de
parameter
ENR CExcess Noise Ratio) die als volgt gedefinieerd is: T h -_. 1 ENR = T
c
Voor de relatie tussen Te Cequivalente rUistemperatuur) en F Cruisgetal) geldt [43]: F
Om
= , F1
+ :
tnet
e o
-r;
omj~lIir19steYl1f'elll1/;LI"LU1..
(2.JO K)
en G1 te weten te komen worden de volgende
metingen
verricht: 1) Ruisbron op DUT: Verricht een aan/uit meting. 2) Ruisbron.uit. Schakel de versterker aan en uit. 3) Ruisbron op isolator: Verricht een aan/uit meting. Resultaat meting 1: ~
y
a
=N = 2
ENR
1 +
F
tot
Bijlage 15
-270-
Hierbij is N1 het ruisvermogen bij de ruisbron aan en N2 het ruisvermogen bij de ruisbron uit. Ftot is het ruisgetal aande ingang van de versterker
onder
test. Resultaat meting 2:
=
G1·Ftotaal
F
2
Resultaat meting 3: ENR Y
c
Er
worden dus drie Y factoren gemeten.
Ya,
Yb en Yc samen
bepalen nu F1, G1, F2 en Ftot volgens onderstaande formules. F1
G 1
F
F
2
=
=
ENR I Y - 1 I + I Y - 1 I b c Y 1Y -11 b a Y ·F b 2 F
=
totaal
Y b
Y -1 _a_ Y -1 c
= Sl!1L y -1 c
totaal
= .Et!..!L Y -1 a
Onnauwkeurigheid van de ruismetingen. Bij het meten van de ruisfactor onstaat een onzekerheid gevolg van: 1) Omgevingstemperatuur is geen 290 K. 2) Er treden reflecties op. 3) We meten met een eindige nauwkeurigheid.
4) De ENR van de ruisbron heeft een onzekerheid.
als
-271-
BijIage 15
Al
deze vier onzekerheden zorgen voor een mogelijke fout in
de gemeten versterking en ruisgetal. Ad 1) De fout die hierdoor ontstaat is gegeven in Fig.
B15.4
Deze Figuur geldt voor een ENR van 14,44 dB.
Fout in Ruisgetal F-R
_ Y·(T/290-1) (1-Y)
GEMETEN-
-QCE
i
-========
--%93-K----
- - - - 4.... FGEMETEN
(dB)
T: Omgevingstemperatuur (K) Y: Hot/Cold verhouding (lin)
ENR=14,44 dB
Fig.
B15.4:
Fout in het gemeten rUisgetal ten gevolge van een onjuiste omgevingstemperatuur
Ad 2) Deze fouten kunnen grote vormen aannemen. de
~uisbron
versterker
en
reflecteert reflecteert
aan
de
De ruis van
ingang
vervolgens
weer
van aan
de de
ruisbron. Dit effect verandert de ENR van de ruisbron.
-272-
Bovendien
verschilt
ruisbron Dit
van
uitgangsimpedantie
in de aan-stand van die in de uit
introduceert
kuunen
de
eveneens
fouten.
Deze
voor een groot deel vermeden worden
de
toestand. problemen door
een
goede ruisbron te gebruiken met een lage VSWR. In
Fig.
B15.5
staat de fout aangegeven die ontstaat
door
reflecties [71]. Voor de berekening zie Bijlage 12. 1,6
'.4 1,2
a:: o a:: a::
IIJ
',0
SOURCE SWR • 1,2: I
,a ,6
SOURCE SWR
.4
'.2:1 ,2
lU
...I
-,2
1_-=====::=============~ 1,1:1 r ',05:1
_ _==::=::=============~
CD Ul U)
RECEIVER SWR· 2:1
1,1 :1 '.05:1
1.2:1
-,4
o
a.
}_II+Pt I2 XIt-It I2
[Fs +11{" +Pglzxh _Pglz
-,6
11 -Pg Po 12 X(HPg I2)
-,a SWR'
Ql.
SOURCE SWR. 1,2: I
II-P Po I2 X(HF t
II+PtI2xlt-~ 12
-...:.----'--- - + NF - 1 1HlPnl2 X{1-IFf I2)
-1,2
F -1
-1,6
s
s LI.,TlNG NEGATIVE. ERROR REGARDLESS OF MATCK
-2,0
246.10
12
1411"
MEASURED NOISE
Fig.
FIGURE
NF •
(dB)
To nolse flgure (ratio)
p,..
nolse source reflection coeft1clent In l1red cOlld1tlon
Ft.
nolse source reflectlon coefl1c1ent In unflred condlt1oll
Po"
recelver renllCtlon coefflc:lent
9
ZOZZ24
excess nolse oi nolse source
~
F. • Tz
B15.5: Fout in gemeten rUisgetal als gevolg van reflecties [71]
Ad 3) en 4) Er kan berekend worden hoeveel F1 en G1 af zullen wijken
volgens
deze meetmethode als gevolg
van
een
eindige nauwkeurigheid in ENR en het aflezen van de Yfactoren. Dit
,
,
geschiedt aan de hand van de worst case benadering.
-273-
3G
1
3Y a
Y -1 = _a_ Y -1 c
=~ Y -1 c
= mal<
1.2L I I Y -1
a
•
dY Y
a a
j
3G
3Y
+
1
=
c
I I <~ll·ld::1 dY b Y b
+
