Eindhoven University of Technology

MASTER

Een data-ontvangstation voor zakelijk verkeer (zoals DOCDATA) met behulp vangeostationaire satellieten in de 12/14 GHz band

Ballemans, M.M.W.

Award date:1986

DisclaimerThis document contains a student thesis (bachelor's or master's), as authored by a student at Eindhoven University of Technology. Studenttheses are made available in the TU/e repository upon obtaining the required degree. The grade received is not published on the documentas presented in the repository. The required complexity or quality of research of student theses may vary by program, and the requiredminimum study period may vary in duration.

General rightsCopyright and moral rights for the publications made accessible in the public portal are retained by the authors and/or other copyright ownersand it is a condition of accessing publications that users recognise and abide by the legal requirements associated with these rights.

• Users may download and print one copy of any publication from the public portal for the purpose of private study or research. • You may not further distribute the material or use it for any profit-making activity or commercial gain

Take down policyIf you believe that this document breaches copyright please contact us providing details, and we will remove access to the work immediatelyand investigate your claim.

Download date: 15. Jul. 2018

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. te Huizen

Afstudeerhoogleraar: Prof. dr. J.C. Arnbak

Begeleiders APT: Ir. J. Noordanus, Ir. M. Kunst

G. Meiling, lng. P. H. van Heijningen

Begeleiders THE: Ir. J. Dijk, Ing. 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 -ii-

In dit afstudeerverslag worden enkele aspecten behandeld

met betrekking tot de bouw van een experimenteel

ontvangstation bij APT te Huizen. Het grondstation zal

gebruik gaan maken van de diensten voor zakelijk verkeer die

organisaties als Eutelsat en Intelsat op dit moment bieden.

Het 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 een

conventioneel Cassegrain-antennesysteem behandeld. 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. De verwachte antennewinst op 12,5 GHz is 52,2

dB. Vervolgens wordt het ontwerp en de bouw van een lage­

ruis-versterker (LNA) op 12 GHz in microstrip technologie

beschreven. Om zo'n versterker correct te kunnen

dimensioneren is het kunnen verrichten van nauwkeurige S­

parameter-metingen een eerste vereiste. Er wordt aandacht

besteed aan het corrigeren van netwerkanalysator metingen

met behulp van een 12 termen foutenmodel. Verder worden de

ruiseigenschappen van een LNA behandeld alsmede de

resultaten van rUismetingen aan verschillende typen GaAs

transistoren.

Tot slot wordt de downconversie en decodering van het

signaal beschreven, waarbij enkele specifieke eisen voor de

locale oscillator gegeven worden.

In de aanbevelingen staan opmerkingen over het ontwerp van

een Cassegrain-antenne-systeem en het ontwikkelen van een

LNA. Bij dit laatste hoort in een geavanceerd laboratorium

een geautomatiseerde gecombineerde S-parameter/Ruis-meet­

opstelling. Een voorbeeld van een dergelijke opstelling

wordt gegeven.

Vocrwoord -iii-

In de periode van 18 maart tot 21 december 1985 is door mij

bij de Voorontwikkeling Transmissie van AT&T en Philips

Telecommunicatie Bedrijven B.V. (APT) de afstudeeropdracht

uitgevoerd, als afsluiting van de opleiding tot elektro­

technisch ingenieur aan de Technische Hogeschool Eindhoven.

Mijn hartelijke dank gaat uit naar mijn dagelijkse

begeleiders bij APT, te weten ir. J. Noordanus, ing. P.H.

van Heijningen en G. Meiling. Ook bedank ik hierbij ir. J.

Dijk en ing. A.C.A. van der Vorst voor de begeleiding vanuit

de THE.

Tenslotte gaat een woord van dank uit naar: E. M. Budding

<APT) voor het geven van vele praktische adviezen en hulp

bij het verrichten van metingen, K. Bockweg <APT) voor het

maken van diverse constructietekeningen en adviezen met

betrekking tot de praktische realisering van de antenne,

ing. J.J.M. Kwaspen <THE-ET) voor het verrichten vail

metingen aan GaAs transistoren en het ter beschikking

stellen van gegevens over het corrigeren van S-parameter

metingen, ing. M.H.M. Knoben (THE-ET) voor de hulp bij het

meten van de belichter, dr. ir. S.C.J. Worm <THE-EC) en

dr.ir. M.H.A. Herben (THE-EC) voor het geven van adviezen

omtrent het ontwerp van de belichter.

Rijen, mei 1986

Inhoudsopgave

Deel I Verslag

-iv-

Titelblad i

Samenvatting

Voor·...oord

Inhoudsopgave

Lijst van symbolen en afkortingen

ii

iii

iv

vii

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 33

4.2.1. Inleiding 33

4.2.2. Geometrische en optische relaties 36

4.2.3. Apertuurblokkering 38

4.2.4. Diffractie 38

4.3. De belichter 40

4.3.1. Ontwerpoverwegingen 40

4.3.2. Het rotatie-symmetrische stralingsdiagram 41

4.3.3. Diameter van de toevoerende (voedende

4.3.4.

4.3.5.

4.3.6.

4.3.7.

4.3.8.

4.3.9.

4.3.10.

of ontvangende) golfpijp

De afmetingen van de groeven

Het aantal groeven per golflengte

De impedantie-aanpassing

De afmetingen van de hoorn

Smalbandige hoorns: ontwerpprocedure

Breedbandige hoorns: ontwerpprocedure

Vergelijking van breedbandige en

smalbandige hoorns

4.3.11. Ret definitieve antwerp

4.3.12. Het reilectieverlies

42

43

44

45

45

46

47

47

48

51

Inhoudsopgave -v-

4.3.13. De stralingsdiagrammen

4.4. De subreflector

4.5. De praktische opstelling

4.6. Het antennerendement

5. De lage-ruis transistor-voorversterker

5.1. Inleiding

5.2. Theoretische beschouwing

5.2.1. Gelijkstroomeigenschappen

5.2.2. S-parameters

5.2.3. Stabiliteit

5.2.4. Versterkingcirkels

5.2.5. RUiseigenschappen

5.2.6. Ruiscirkels

5.2.7. De ruismaat

5.2.8. Gedrag van microstrip

5.2.9. De karakteristieke impedantie van

microstriplijnen

5.3. Meetmethoden

5.4. Meetresultaten

5.4.1. Calibraties

5.4.2. S-parameter-metingen

5.4.3. Versterking- en stabiliteitcirkels

5.4.4. Ruismetingen

6. De downconversie en de decodeerapparatuur

6.1. De downconversie

6.2. Enkelvoudige of tweevoudige conversie

6.3. De lokale oscillator

6.4. De decodeerapparatuur

7. Conclusies en aanbevelingen

7.1. Conclusies

7.2. Aanbevelingen

Literatuurlijst

54

61

62

65

67

67

69

69

70

72

77

79

79

80

82

84

86

86

86

91

94

97

102

102

103

104

105

109

109

113

115

Inhoudsopgave -vi-

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-, ruis- en stabiliteitcirkels 197

11. Resultaten van gecorrigeerde reflectiemetingen 216

12. Ruis in microgolf-systemen (Deguelle, W.H.G.) 228

13. Beschrijvingen van gebruikte HP-85 programmatuur 238

14. Het berekende nabije stralingsdiagram

van de belichter 252

15. Meetmethoden voor het meten

van S-parameters en rUisgetal 257

Afkortingen -vii-

AFC

AGC

AM

APOLLO

APT

ATS

AT&T

BBC

BCRS

BER

BFL

BNC

BPE

BPF

BPSK

BSS

BWO

CAD

CADDOC

CAM

CATR

CCIR

CCITT

CEC

CEPT

CHU

DCE

DCFL

DDL

DGIMI

DOCDATA

DOR

DSB

DSB-SC

DSC

Automatic Frequency Control

Automatic Gain Control

Amplitude Modulation

Article Procurement with On Line Local Ordening

AT&T en Philips Telecommunicatie Bedrijven B.V.

Applications Technology Satellite

American Telephone and Telegraph Company

British Broadcasting Corporation

Begeleidings Commissie Remote Sensing

Bit Error Rate

Buffered Fet Logic

Baby "N" Connector

Beam Pointing Error

Band Pass Filter

Binary Phase Shift Keying

Broadcasting Satellite Service

Backward Wave Oscillator

Computer Aided Design

Compression and Decompression of Documents

Computer Aided Manufacturing

Compact Antenna Test Range

International Radio Consultative Committee

International Consultative Committee for

Telephone and Telegraph

Commission of the European Communities

Conference Europeenne des Administrations des

Postes et Telecommunications

Channel Unit

Data Circuit Termminating Equipment

Direct Coupled Fet Logic

Directe Document Leverantie

Direktoraat Generaal Informatie Markt en Innovatie

Document Data

Digital Optical Recorder

Double Side Band

Double Side Band Suppressed Carrier

Data Station Controller

Afkortingen -viii-

DTE

DUT

EBU

EC

ECS

EHF

EIRP

ENR

EOC

ESA

ESOC

Eutelsat

EVE

ET

ESTEC

FCC

FDM

FDMA

FM

FSS

GaAs

GNP

GO

GP

GTD

HF

HPA

IBO

IBS

ICSC

IEC

IEEE

IF

IGO

1M

Inmarsat

Intelsat

Data Terminal Equipment

Device Under Test

European Broadcasting Union

Vakgroep Telecommunicatie (THE)

European Communications Satellite

Extremely High Frequency

Effective Isotropically Radiated Power

Excess Noise Ratio

Edge of Coverage

European Space Agency

European Space Operations Centre

European Telecommunications Satellite Organization

European Video Experiment

Vakgroep Theoretische Elektrotechniek (THE)

European Space Technology Center

Federal Communication Commission

Frequency Division Multiplex

Frequency Division Multiple Access

Frequency Modulation

Fixed Satellite Service

Gallium Arsenide

Gross National Product

Geometrisch Optisch

Geometric Physical

Geometric Theory of Diffraction

High Frequency

High Power Amplifier

Input Back Off

Intelsat Business Services

Interim Communications Satellite Committee

International Electrotechnical Commission

Institute of Electrical and Electronics Engineers

Intermediate Frequency

Impulse Governed Oscillator

Intermodulation

International Maritime Satellite Organization

International Telecommunication Satellite Consortium

Afkortingen -ix-

IPFD

IRE

ISDN

ITU

KNMI

LE

LF

LHCP

LNA

LO

LSAT

MAG

MESFET

MF

MMIC

MSS

NASA

NERG

NIVR

NLR

NRZ

NVR

OBO

OMT

OSCAR

OTP

OTS

PCM

PIN

PLL

PTI

PTT

PWZ

QPSK

RAC

RCP

Input Power Flux Density

Institute of Radio Engineers

Integrated Services Digital Network

International Telecommunication Union

Koninklijk Nederlands Meteorologisch Instituut

Leadscrew East

Low Frequency

Left Hand Circular Polarization

Low Noise Amplifier

Local Oscillator

Large Telecommunications Satellite

Maximum Available Gain

Metal Semiconductor Field Effect Transistor

Medium Frequency

Monolythic Microwave Integrated Circuit

Mobile Satellite Service

National Aeronautics and Space Administration

Nederlands Electronica- en Radiogenootschap

Nederlands Instituut voor Vliegtuigontwikkeling

en Ruimtevaart

Nationaal Lucht- en Ruimtevaart Laboratorium

Non Return to Zero

Nederlandse Vereniging voor Ruimtevaart

Output Back Off

Ortho Mode Tranducer

Orbiting Satellite Carrying Amateur Radio

Orbital Test Program

Orbital Test Satellite

Pulse Code Modulation

Positive Intrinsic Negative

Phase Locked Loop

Philips Telecommunicatie Industrie

Post Telefoon Telegraaf

Plane Wave Zone

Quadrature Phase Shift Keying

Receive Access Controller

Radio Carrier Power

.Afkortingen -:~-

RCS

RESEDA

RHCP

RF

RL

RLD

RMS

RX

SAC

SBS

SCPC

SDFL

SHF

SIBAS

SIRIO

SITE

SMA

SMS

SPADE

SSB

SSH

SS-TDMA

SSTV

TCP

TDM

TDMA

TDRS

TE

THE

TM

TRU

TTL

TVlT

TX

UHF

Radar Cross Section

Remote Sensing Data Processing System

Right Hand Circular Polarization

Radio Frequency

Return Loss

Rijksluchtvaart Dienst

Root Mean Square

Receiver

Satellite Access Controller

Satellite Business System

Single Channel Per Carrier

Schottky Diode Fet Logic

Super High Frequency

Samenwerkende Instelling t.b.v. Beleidsanalytische

Studies

Satellite Italiano di Ricerca Industriale Orientata

Satellite Instructional Television Experiment

Sub Miniature Adapter

Satellite Multiservice System

SCPC PCM Multiple Access Demand Assigned Equipment

Single Side Band

Short Slot Hybrid

Satellite-Switched TDMA

Slow Scan Television

Television Carrier Power

Time Division Multiplex

Time Division Multiple Access

Tracking and Data Relay Satellite

Transversaal Elektrisch

Technische Hogeschool Eindhoven

Transversaal Magnetisch

Transmission and Reflection Unit

Transistor Transistor Logic

Travelling Vlave Tube

Transmitter

Ultra High Frequency

Afkortingen -xi-

UNCOPUOS

VCO

VCU

VHF

VOX

VSWR

WARC

YIG

XPI

United Nations Committee ~n the Peaceful Uses of Outer

Space

Voltage Controlled Oscillator

Voice Channel Unit

Very High Frequency

Voice Operated Switch

Voltage Standing Wave Ratio

World Administrative Radio Conference

yttrium Iron Garnet

Cross Polar Isolation

Symbolenlijst

Betreffende Hoofdstuk 4:

-xii-

a: straal ter plaatse van een dam in de hoorn

apertuurstraal (=Df/2) van de hoorn

b: straal ter plaatse van een groef in de hoornwand

b1 , b2:" " " "" "" " "b : afmeting in Cassegrain antennesysteem met betrekkings

tot de positie van de subreflector

c : diepte van de subreflectorsd: diepte van een groef in de hoornwand

d1,d2:" " " " 11" "

e: eccentriciteit van de hyperbolische subreflector

f: frequentie

=F in de formules op bladzijde 37ch: diepte van de parabolische hoofdreflector

k: golfgetal (=2Tr/;\.)

n: geheel getal (0,1,2,3 etc.)

n : afstand van de apex van de hoorn tot de paraboola

minus de lengte h

p: pitch; periode-afstand van groeven in de hoornwand

r: grootheid in de doorsnede van een Cassegrain antennesystieem

thickness; dambreedte

r :s

t :" " " " " " " "

w: width; breedte van een groef in de hoornwand

x: hulpgrootheid ter bepaling van de n e groefdiepte

Symbolenlijst

Betreffende Hoofdstuk 4:

-xiii-

Df

DsD

Dr

E¢F

F

F-G

G1

,G2

:

H¢

Lv

M

R

Ra

X,y

zo

apertuurdiameter van de conische gegroefde hoorn

diameter van de subreflector

diameter van de hoofdreflector

diameter van de ronde golfpijp

elektrische veldsterkte in de ¢-richting

brandpuntsafstand van de parabolische hoofdreflector

grootheid in de doorsnede van een Cassegrain antennesysteem

effectieve brandpuntsafstand

antennewinst

belichting c.q. winstfuncties

magnetische veldsterkte in de ¢-richting

afstand van het brandpunt van de parabool tot

de voorkant van de subreflector

constante in het hoornontwerp

straal van een bol met als middelpunt de apex van

de hoorn

afstand van de apex van de hoorn tot de voorkant

van de subreflector

coordinaten bij de beschrijving van de subreflector

contour

golfimpedantie in de vrije ruimte

SYl!lbolenlijst

Betreffende Hoofdstuk 4:

-xiv-

a,S

TT

p

P1 ,2:p;¢

iJ1

~:, ,!..

6,

Go

1f1 11f1 2IfI B

grootheden in de beschrijving van de subreflector

contour

antennerendement

antennerendement zonder blokkering, diffractie en

oppervlaktefouten van de hoofdreflector

golflengte in de vrije ruimte

constante; 3,14159265 .....

relectiecoefficient

afstanden in de doorsnede van een Cassegrain antennesysteem

afstand 11 II II II 11 11 n

bolcoordinaat

hoeken in de doorsnede van een Cassegrain antennesysteem

dimensieloze parameter in ontwerp van de hoorn

halve tophoek van de conische gegroefde hoorn

randhoek

halve openingshoek van de hoofdreflector (parabool)

blokkeringshoek

Symbolenli.i s t -xv-

Betreffende Hoofdstuk 5:

r1

r2

rmin:

a 1 ,2:

b 1 ,2:

d

f

fo

gmh

ingaande golf aan poort 1,2

uitgaande golf van poort 1,2

diameter van een draadgeleider

frequentie

centrale frequentie van een bandfilter

transconductantie van een FET

hoogte van een draadgeleider boven een aardvlak

reflectie-coefficient aan de ingang

reflectie-coefficient aan de uitgang

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 constanter

6 determinant van de S-matrix

Symbolenlijst -xvi-

Betreffende Hoofdstuk 5:

A.l

B1 ,2:

C1 ,2:

B

grootheid in definitie van gegeneraliseerde S-parameters

grootheden bij de berekening van de maximale versterking

grootheden bij de berekening van stabiliteit- en

versterkingcirkels

Bandbreedte

grootheid bij de berekening van versterking-cirkels

minimale waarde van M

rminmet

een aardvlak

Ids

Mmin

van

van F

voor het opwekken van Vds

voor het opwekken van Vgs

gate-source spanning

drain-source spanning

breedte van een striplijn

constante in de berekening

stroom aan poort i

stabiliteit-factor

Ruismaat

drain-source stroom

spanningsbron

spanningsbron

ruisgetal

minimale waarde

beschikbare vermogenswinst

conductantie die correspondeert

hoogte van een striplijn boven

stroommeter voor het meten van

reele karakteristieke impedantie

afknijpspanning

spanning op poort i

aangesloten impedantie aan poort i

Eds

:

Egs

F

F .mln

G

G .mln

H

I d :

Ids:I.

l

K

M

M.l

M .mlnM b :constanten in de berekening van M .a, ,c mlnN constante in de uitdrukking voor het ruisgetal

N. constante in de berekening van ruis-cirkelsl

P'P 1 ,2:middelpunt van een cirkel in het complexe vlak

P constante in de berekening van M .m mln

Q '1 IT IT IT IT ITm

R,R1 ,2:straal van een cirkel

R equivalente ruisweerstandn

V spanningsmeter voor het meten van Vg gs

Vd "IT IT " I' Vd s

Vgs

Vds:IV

Wm

Vp

V.l

Z.l

Zo

Hocfdstuk 1

1. Inleiding [1,2,3)

-1-

met twee

satelliet

De bestaande faciliteiten voor digitale communicatie in

Nederland zijn voornamelijk aardgebonden. Bekend zijn het

telefoonnet, het telexnet en Datanet I. Dit zijn geschakelde

netten en daardoor zeer flexibel, want ze kunnen op elk

moment voor elke willekeurige route worden ingezet. Ze zijn

oak economisch, want men betaalt aIleen voor de tijd en de

afstand die men voor de informatie-overdracht nodig heeft.

Daarnaast kan men huurlijnen toepassen. Al deze middelen

kunnen (zeker voor het nationale verkeer) een heel groat

deel van de vraag naar datatransport opvangen. De

transmissie-capaciteiten lopen van ongeveer 300 bits per

seconde tot 64 kbit/s.

Als men nag grotere capaciteiten nodig heeft, of grate

afstanden moet overbruggen, zijn aardgebonden systemen niet

altijd toereikend en gaan de satellieten een rol spelen. De

openbare dienstverleners (PTT's e.d.) gebruiken satelliet­

verbindingen nu al vele jaren voor internationale en

intercontinentale overdracht van grote bundels telefoon-,

telex-, en data-'gesprekken'. Die stromen lopen voor

Nederland via de grote 30-m schotels van het grondstation

van de Nederlandse PTT in Burum (Friesland). Voor het

zakenverkeer bieden deze grote vaste hoofdverbindingen

echter niet altijd een oplossing. Men heeft in de

zakenwereld bij ons en ook in andere landen steeds meer

behoefte aan grote transportcapaciteiten, maar dan weI op

verbindingen die even economisch en flexibel kunnen worden

ingezet als een geschakelde verbinding. Voor deze vorm van

massatransport zijn 'kleine schotel systemen' ontwikkeld.

Een systeem dat de Nederlandse PTT in de nieuwe

infrastructuur heeft betrokken is het nieuwe intereuropese

systeem 'SMB' (Satellite Multiservices System).

In de eerste fase van dit systeem wordt gewerkt

typen satellieten: de ECS-F2 van de Europese

organisatie Eutelsat en de Franse Telecom 1.

Hoofdstuk 1 -2-

Op mondiaal niveau wordt door de organisatie Intelsat

eveneens actief gewerkt aan het ontwikkelen van een

satellietcommunicatie-systeem met kleine schotels voor

zakelijke toepassingen, onder de naam IBS (Intelsat Business

Services). De bestaande Intelsat-V satellieten kunnen

hiervoor reeds in beperkte mate worden gebruikt. In de loop

van 1986 zullen hiervoor speciale mogelijkheden beschikbaar

komen in de Intelsat-VB satellieten.

Om een indruk te geven van de speciale communicatie­

behoeften 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 (64 kbit/s - 128 kbit/s)

* Videoconferencing (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, van circa 250 ms per satelliethop

(dit vereist speciale protocollen en apparatuur voor

Hoofdstuk 1 -3-

interactieve systemen)

Signaaloverdracht minder goed beschermd tegen misbruik

Cencryptie nodig)

Satelliet-ontvangers zijn kwetsbaar voor stoorsignalen en

duur

Kleine grondstations:

Omdat de bestaande grondstations voor satellietverkeer

doorgaans in frequentiebanden werken die met aardse

telecommunicatiediensten gedeeld moeten worden, is het zaak

deze grondstations daar te plaatsen waar het risico voor

interferentie veroorzaakt door ander radioverkeer tot een

minimum beperkt blijft. Al het verkeer van en naar deze

grondstations moet nu via bestaande of nieuw te installeren

aardse verbindingen gerouteerd worden. De huidige aardse

netten zijn over het algemeen bestemd voor de overdracht van

analoge signalen en maar zeer ~eperkt bruikbaar voor

digitale signaaloverdracht.

Door nu de grondstations dicht bij de gebruiker te plaatsen

is het probleem van deze lange aardse toevoerverbindingen

opgelost. 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. Voor dit laatste dient tevens

te worden gewerkt in exclusieve frequentiebanden aan de

ontvangzijde. CDat wil zeggen frequentiebanden voor

satellietcommunicatie die niet met andere 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

satellietvermogen

- Vanwege de grotere openingshoek van de antenne meer

van interferenties

Meer hinder van zonneruis in het VOGr- en najaar

veel

last

Netwerkstructuur "Specialized Services" voor een Nederlands

scenario.

Om economische en frequentie-organisatorische redenen dient

er te worden gestreefd naar een gemeenschappelijk gebruik

van de grondstations ten behoeve van meer 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 grondstations per satellietsysteem hangt weer

nauw samen met de verkeersomvang en de spreiding van de

gebruikers over het land. I n de beginfase zal slechts een

grondstation per satelliet gerechtvaardigd zijn. Naarmate

het verkeer groeit zal Nederland kunnen worden opgedeeld in

regio's met elk een eigen grondstation. De verbinding tussen

grondstation en de gebruiker zal deels worden gerealiseerd

met bestaande transmissievoorzieningen, eventueel aangevuld

met een straalverbinding over korte afstand.

Een 2 Mbit/s videoconferencing-verbinding kan bijvoorbeeld

naar het grondstation worden gerouteerd over het bestaande

analoge straalverbindingsnet door gebruik te maken van een 2

Mbit/s invoegmodem die de digitale informatie door middel

van QPSK op een hulpdraaggolf boven het basisbandsignaal

moduleert. De verbinding tussen klant en een telecommuni­

catietoren van de PTT kan gerealiseerd worden met een

straalverbinding. AIle grondstations dienen onbemand te zijn

en op afstand te worden bewaakt en bediend, zoals een

normale telefooncentrale. Dit zal geschieden vanuit het NCC

(Nationale Controle Centrum).

Hoofdstuk 1

Toekomstvisie

-5-

De technologische ontwikkelingen op ruimtevaartgebied staan

toe dat de volgende generatie satellieten wordt uitgerust

met "spot-beams" met nog nauwere bundelbreedten en grotere

zendvermogens. Dit betekent voor de grondstations dat ze

over 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 daar

dezelfde frequenties in verschillende bedekkingsgebieden

kunnen worden gebruikt. Verder zal men overgaan van FDMA

naar TDMA. Om dan communicatie mogelijk te maken tussen, ,

stations die zich in verschillende spot-beam-gebieden

bevinden, zal in de satelliet moeten 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 huidige SMS-verkeer

kunnen worden afgewikkeld over het aardse ISDN (Integrated

Services Digital Network). Dit zal echter niet betekenen dat

satellieten voor zakelijk verkeer ten dode opgeschreven

zijn. Zij blijven immers bepaalde typerende voordelen

bezitten ten opzichte van een aardse verbinding (zie pagina

3) .

Het ziet er dan ook naar uit dat satelliet-systemen voor

zakelijk verkeer en aardse digitale netten te zijner tijd

ge'integreerd zullen worden tot een "Specialized Services"

netwerk.

Hc~c)fd.:3t.t11~ 2 -(5-

punten

veelal

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 leverantie

van documenten, grafische afbeeldingen en foto's, in

gedigitaliseerde . vorm via de satelliet van een plaats in

Europa naar een andere. Het gaat hierbij met name om

openbare documenten van enige omvang.

Voor opslag en/of transport kunnen documenten op twee

verschillende manieren worden gedigitaliseerd:

- Bij 'coded characters' worden tekens van teksten,

grafieken of tekeningen met lay-out weergegeven in code

(30 a 35 kbits per A4-pagina)

Bij 'image' worden afbeeldingen als een raster van

weergegeven in zwart/wit-, grijs- of kleurcodes,

gecomprimeerd (1-10 Mbits per A4-pagina)

Ook combinaties van beide technieken komen voor. Op dit

moment zijn de bestaande aardse netwerken in feite vanwege

hun capaciteit, snelheid en tariefstructuur niet geschikt

voor een doelmatig transport van min of meer uitgebreide

tekstuele en/of picturele documenten. Door gebruik te maken

van het 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. Op basis daarvan worden via hetzelfde

kanaal enkele documenten besteld bij een 'archive-host' die

daarvoor is ingericht. Deze zorgt ervoor dat de gewenste

documenten worden verzonden naar het satelliet-grondstation,

vanwaar deze verzameling op een bepaald tijdstip via de

satelliet naar een ontvangend grondstation wordt verstuurd.

De aanvrager ontvangt het vandaar via elektronische weg of

in 'hardcopy'. De aanvragen kunnen de 'archive host'

natuurlijk ook via andere wegen (telex, telefoon of post)

bereiken. Het 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, DOCDATA [15]. In

het voorgestelde experiment moeten de mogelijkheden van

opslag, verwerking en transmissie van gedigitaliseerde

informatie, bijvoorbeeld satellietfoto's worden onderzocht.

Hiervoor dienen de noodzakelijke compressietechnieken

evenals de vereiste randapparatuur te worden ontwikkeld en

uitgetest.

Van de zijde van de grote uitgeversconcerns

belangstelling voor het Apollo-project.

Maatgevende factoren:

bestaat

Directe Document-Leverantie (DDL) via telecommunicatie­

kanalen zoals per satelliet, moet kunnen concurreren tegen

de reeds gebruikelijke vormen van document-leverantie zoals

die van bibliotheken via de post. Ten aanzien van DDL zijn

hierbij de volgende factoren van belang:

Hoofdstuk 2 -8-

Kosten:

De verwachting is dat DDL aanvankelijk aanzienlijk duurder

zal zijn dan de gangbare vormen van documentleverantie. Het

gebruik zal sterk afhangen van de uiteindelijke

prijsstelling in vergelijking met die van andere beschikbare

mogelijkheden. Daarom is het zeer belangrijk te komen tot

een intensief gebruik, waardoor de prijs zoveel mogelijk kan

dalen. Dit gebruik 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, thans aanvaardbare wachttijd bedraagt circa 5

dagen Ceen werkweek). Als informatie aanzienlijk sneller

beschikbaar moet zijn (1 dag of korter) kan de behoefte

ontstaan aan snellere faciliteiten. Daarnaast zijn er

gebieden in Europa Cperifere landen) waar bepaalde 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. Bij het opvragen van

informatie wordt deze bepaald door alle gebeurtenissen en

handelingen vanaf het moment dat de aanvrager zijn opdracht

geeft, tot het moment dat hij het gevraagde op zijn bureau

heeft. Het heeft weinig zin de tijd gemoeid met transport

over grote afstand te reduceren van bijvoorbeeld 48 tot 2

uur, als de voorbereidende werkzaamheden twee weken vergen

en/of er geen goede oplossing is voor het zogenaamde

'karrespoor probleem' hoe krijgt men de informatie na

transmissie op zijn eindbestemmming? De ontvangstations

zullen daarom zo veel mogelijk gebruikers-gericht dienen te

worden geplaatst, bijvoorbeeld bij regeringscentra voor

bestuurlijke infor~3tie en bij zakencentra voor zakelijke

informatie.

Hoofdstuk 2 -9-

Volume:

De opgevraagde informatie-bestanden moeten van enige omvang

zijn, anders zijn de normale aardse netwerken sneller en

goedkoper. De hoge transmissiesnelheid van de satelliet­

verbinding is slechts lonend indien minstens enkele

honderden pagina's' image' of zo'n 100.000 pagina's 'coded

characters' in bulk worden overgeseind. Dit vereist

bundeling van over te zenden documenten in geadresseerde

verzamelingen bij het zend- en het ontvangstation.

Beeldkwaliteit:

Deze is vooral van belang voor foto's, medische documenten,

remote sensing' etcetera. Dit materiaal vereist een zeer hoge

resolutie om geen kwaliteitsverlies te hebben. Er is

voorlopig geen andere infrastructuur van telecommunicatie­

verbindingen met voldoende hoge Baudrate voor transmissie

van dit materiaal.

Afstand:

Bij satellietverbindingen speelt de afstand in tegenstelling

tot bij aardse verbindingen (zowel post als tele­

communicatie) geen rol. Bij post betekent grotere afstand

tijdverlies en hogere kosten, bij telecommunicatie via

aardse verbindingen hogere kosten en vooralsnog beperkingen

in volume.

Verspreidingsgebied:

Is de gevraagde informatie van lokaal, nationaal of inter­

nationaal belang? In de eerste twee gevallen zal de markt,

behalve voor grote landen als de USA, waarschijnlijk te

klein zijn om een rendabele bedrijfsvoering mogelijk te

maken.

Storingsgevoeligheid:

Satellietverbindingen zullen weinig storingsgevoelig zijn,

vooropgesteld dat zend- en ontvangstations op de juiste

wijze kunnen worden geplaatst en goed ontworpen zijn.

Hoofdstuk 2 -10-

Toekomst:

Satellieten zullen voor dit soort bulk-transport, althans

voor kortere afstanden, een tijdelijk verschijnsel zijn. Op

langere termijn zal de glasvezeltechniek ook de satellieten

wat capaciteit betreft kunnen benaderen en zelfs

overtreffen. Een andere concurrerende techniek is de straal­

verbinding, waarbij een trend tot bandverbreding optreedt.

Dit alles is overigens geen argument om niet met satellieten

te beginnen. De infrastructuur van de afnemers en de opslag-

systemen 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 om

opslag- en transport-systemen zoveel mogelijk onafhankelijk

van elkaar te maken. 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-:lbp EUTE LSAT

CE C --

COMMUNITY DOC DELARCHIVES EXPERIME NT'S

AND IARCHIVESUSERS AND

USE RS I

PTT's

I

ISATELLITE

EART HSEGMENT

------------

DEFINITIONOF THE

SATELLiTETRANSMIS­SIONSYSTEM I

ECSCOUNCIL

IOPERATION

OF THESM S

SYS TEM

IINFOR/'IATiON

SOURCESI ARCHIVES I

ANDUSERS

TECHNICALOEVELOP'MENTACTIVITIES

J C8: JOINT BOARD ON COMMUNICATION SATELLITE PROGRAMMESECS EUROPEAN COMMUNICATION SATELliTE SYSTEMSMS: SATELLITE MULTISERVICE SYSTEH

ClOST COHMITTEE FOR INFORMATION AND DOCUMENTATION ON SCIENCE AND TECHNOLOGY

Fig. 1: 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 om lange databoodschappen door te geven. Ret

systeem zal een hoge-snelheid digitaal gemoduleerde

draaggolf gebruiken van het ECS/SMS systeem van Eutelsat

voor het verzenden van de echte data. De signalering zal

voor een groot gedeelte over de normale aardse netwerken

plaatsvinden. 20 worden deze twee systemen gelntegreerd,

maar complementair gebruikt. Er zal gekozen worden voor een

'Demand-Assigned Sequential Satellite Access' systeem. Dit

systeem is compatibel met het SCPC systeem van ECS/SMS en

met het gebruik van kleine lage kosten 'receive-only' grond­

stations. 20wel point-to-point als point-to-multipoint

transmissie zal mogelijk zijn. Dit laatste is nodig in

verband met een effectieve distributie.

OOCU"'OHARCHIVES

//

//

/"./

SATELLITENET.... ORK

o

TERRESTRIALNET.... ORKS

------

BIBLIOGRAPHIC

lNOExt:S 0

------- - ----

o 0

00000000

00000000000 TERMINALS 0 00000000000000

000

In Fig. 2 zijn de informatie-stromen weergegeven van het

Apollo systeem [13J.

POS TAL SERVICE S

Fig. 2: De informatiestroom in het Apollo systeem [ 13J

Hoofdstuk 2 -12-

Fig.3 toont ons de systeem-configuratie [13J.

EARTH STATIO~

EARTH STATlO~

r----------------------------------------lI SATELLITE ~En.OR~ II II IIII

III

I I I EARTH STATION EARTH STATlO~ I I

i I ~-----------------------------------------JII

II '-------,;--------------------------- ----------- --:i I'-------~:..,: IE RRES TRIAL NH....ORK r"':~-------''-----------il jr--------.-JL J

Fig. 3: De Apollo systeem-configuratie [13J

Fig.4 maakt duidelijk hoe de grond- en

elkaar in verbinding staan [13J.

datastations met

DoD

ES

SOURCE DATA STATION

SINK DATA STATION

COMBINED SOURCE ANDSINK DATA STATION

EARTH STATI ON

( TIR I TRANSMIT / RECEIVE.....t--_-.J.__A_---'~L---­

DATA MESSAGES FROM A. BAND

I R I RECEIVE' ONLY

Fig. 4: Apollo grond- en data-stations 13J

Hoofdstuk 2 -13-

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 dBIKANTE1'fHA fAIN rEASlJ{ED AT lJIA .) IHPlIT 2) - 49,6'{BTOTt( SYSTDI NOISE IDlPERATURE AT LICA IHPlIT 3) - 360 KPOLARlSATIOH - LINEARPO..ARlSATION ISQATION - ~ 35 dBFI£QI.EHCY RANGE - 128Xl - 12·583 ttizDfJ'IOIU.ATOR - ~ PSI( DIFFERfHTIJlL DETECTI~

llECOIlR - RATE-In VITERBI IECOI:I:R WIlli SCFT DECISI~

1) T.-.<ING 1'1£ ~IFT CYQ.E a= 1'1£ SATEll.ITE AHD 1'1£ STABILIiY a= TI£ AHJ'EHMlI. INTO .accaJNT, THIS PROVIIES

A r1INI/U'I GIT VALUE 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~•

• ) LHA - LClf filISE Ai'FLIFIER

..) FIT - FIaD EFFe;r TAAHSI~ N'Fl.IFIER

Tabel 1: Eigenschappen van een Apollo enkel ontvangst

station [13]

Zo'n grondstation zou opgebouwd kunnen worden, zoals in

Fig.5 is getekend [13]. De verbinding van indoor- en outdoor

unit geschiedt door middel van een coaxiale kabel (50-90

MHz) .

OUTDOOR UNIT

708-791 MH z

II

!1.50'90 MHz

II -'-'-'-'-'- _.- I I

RE~~~:E __---2:::..,0-4.:...8_Mb=-'t_fS=--_~~_{~~~MOES(RAMBLER H O:C~6ER HOEM:O~~TOR }-ol·.......,.-II-·--<IACCESS I

CONTROLLER

I RAC) __ .__ .__ . __DE.M_OO_U_LATO_R_U_NIT __ . __ . __ J

Fig. 5: 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_ .:'':12. _ci..9~~::::!.~r:.. E~~ _s.9.!~~!. ~~t_ ~ !?l:...

Docdata is een voorstel voor een Nederlands experiment

inzake de elektronische toelevering van documenten per

satelliet. Het experiment sluit aan bij de voorstellen vanI /

de Apollo Working Group.

Het Nederlandse experiment omvat drie thema's:

a) Opslag van documenten op digitale optische recorders

<DOR)

b) Compressie van documenten voor optimale opslag en

transmissie

c) Transmissie van documenten vanuit het optisch archief

naar de gebruiker

Dit experiment richt zich in eerste instantie op de Kring

voor Remote Sensing [15] als gebruikersgroep.

Voorgeschiedenis

Dankzij de telecommunicatie en bost'-computers met data

bestanden kan tegenwoordig in zeer korte tijd allerlei

wetenschappelijke literatuur via een terminal worden

opgespoord. Daarna treedt er een groat tijdverlies op.

namelijk als de documenten zelf via de gebruikelijke

bi bl iotheek - kanalen opgevraagd en ter beschikking geste ld

moeten worden. Dit tijdverlies kan varieren van enige dagen

tot zelfs enige weken, voordat men het betreffende document

in handen heeft. Op dit moment zijn er diverse

ontwikkelingen gestart am het geautomatiseerde documenten

transport van de grand te doen komen.

Documenten, die elektronisch zijn gedigitaliseerd bijv. met

een snelle laser scanner, kunnen in een geheugen zoals een

digitale optische recorder worden opgeslagen. Vandaar uit

kunnen ze in zeer korte tijd naar een gebruikerstation

worden overgebracht via een geschikt telecommunicatie­

systeem. De hoeveelheid data die nodig is am de

gedigitaliseerde documenten te representeren is echter zeer

Hoofdstuk 2 -15-

groot en voor een snel transport is dan ook een

telecommunicatie-systeem met een hoge data-snelheid (through

put) vereist. Hoewel in de toekomst landgebonden systemen

zoals een ISDN voor dit transport geschikt gemaakt kunnen

worden, 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 een

voorstel ingediend bij O&W. De aandacht richt zich

voornamelijk op het transport van een relatief beperkte

selectie documenten op het gebied der aardobservatie. Als

transport-medium koos men voor de experimentele L-sat (thans

bekend als Olympus 1), 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 een elektronisch documenten-archief met behulp van

digitale optische recorders.

Deelexperiment 2: Compressie van document-data om zo goed

mogelijk de beschikbare opslag- en transmissiecapaciteit te

kunnen benutten. Een en ander met behoud van reconstructie

kwaliteit.

Deelexperiment 3: Transmissie van document-data vanuit een

elektronisch archief naar het document-opslag medium van de

gebruiker, via een satelliet-communicatie verbinding.

De deelexperimenten zullen gevolgd worden

demonstratie-periode voor potentiele gebruikers.

door een

Hoofdstuk 2 -16-

Beschikbare systemen:

Op het NLR vestiging Amsterdam is een Reseda Beeld Analyse

systeem aanwezig. Het systeem staat in verbinding met de

centrale Cyber computer, vestiging Noordoostpolder, via een

datal ink. Een tweede belangrijk systeem is de DOR van

Signaal. Deze recorder werkt met optische schijven die ieder

2 Gigabytes aan informatie kunnen bevatten. Een DOR systeern

wordt in Amsterdam geplaatst CNLR), het andere komt te

zijner tijd bij de TH te Eindhoven. Het derde belangrijke

systeem dat wordt ingebracht is de bestaande infrastructuur

voor digitale satelliet-co~~unicatie-experimentenzoals over

langere tijd opgebouwd bij de TH Eindhoven.

We zullen nu deelexperiment 3 nader beschouwen, omdat in dit

experiment de satelliet-verbinding 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' transmissie Eindhoven vice versa met de 8m

Gregorian antenne. De configuratie waarmee dit zal

geschieden staat getekend in Fig. 6 [15J.

DE WERF

IIIII

IIIIIIII

L ~.

MODEM

B

REKENCENTRUM THE

L.....--._---'"'o-------j MODEM

Fig. 6: 'Loop' -transmissie Eindhoven vice versa [15J

-17-

Het elektronisch archief staat opgesteld in het

Rekencentrum en wordt via het lokale datanet gekoppeld met

het terrein "de werf" waar zich de zend- en ontvang

apparatuur bevindt.

Een overzicht van "de werf" geeft Fig. 7 [17J.

Fig. 7: Overz icht van "de werf" 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' transmissie Eindhoven vice versa met 8m/3m

parabolen. Deze configuratie is te zien in Fig. 6.

Een ontvang-antenne

datasnelheden tot

van 3m is meer dan voldoende

2 Mbit/s als een convolutiecode

voor

ten

behoeve van foutencorrectie wordt gebruikt. Ook tijdens

d '""l ... , 1 oop- back' experiment worden de bitfouten bij

ontvangst gemeten.

Hoofdstuk 2 -18-

4 Transmissie Eindhoven (8m) - Amsterdam (3m)

De THE ontwikkelt een mobiele draagconstructie voor de 3m

paraboolantenne. De antenne met de draagconstructie plus

ontvang-apparatuur worden naar het NLR Amsterdam

getransporteerd en gekoppeld aan het Reseda station. Zie

hiervoor Fig. 8.

------1II

II

I CADO'Oe-l IEINDHOVENAMSTERDAM

RESEDA

IOOR HOST}

Fig. 8: Transmissie van document-data van THE naar NLR [15]

Via een telefoonverbinding wordt de bestelling voor een

document doorgegeven van NLR, Amsterdam naar de THE,

Eindhoven. Het document zal worden opgezocht op de

betreffende DOR plaat en via de satelliet worden

doorgezonden naar het Reseda station. De ontvangen data

wordt op DOR-2 opgeslagen en is nu beschikbaar voor

reconstructie en reproductie met de beschikbare 'hard-copy'

apparatuur. Compressie en reconstructie geschieden met het

CADDOC systeem (Compression and Decompression of

Documents) .

Hoofdstuk 2

Demonstratie en Evaluatie

-19-

Het Docdata-experiment zal eind 1987 worden afgesloten met

een demonstratie-periode voor potentiele gebruikers. Aan de

hand van de ervaringen opgedaan in het Docdata-experiment en

de evaluatie van de bereikte resultaten kan een operationeel

systeem worden gedefinieerd. Hierbij zullen ook de

resultaten van andere proeven binnen het Apollo concept

worden betrokken. Verwacht mag worden dat deze fase (2) een

sterker industrieel karakter zal dragen gezien de grote

hoeveelheid apparatuur die hiervoor nodig is.

Hoofdstuk 3 -20-

3. Het link-budget van de satelliet-verbinding [7,8,9,10,54]

karakteristieken van

Om een overzicht te krijgen van de technische

een radio-communicatie-systeem wordt

het zogenaamde link-budget opgemaakt. Een link-budget geeft

Cmeestal in tabelvorm) aan, hoe de onderdelen van een

radio-communicatie-systeem bijdragen tot de uiteindelijke

waarde van de systeem-grootheid. 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 1

LATITUDE EARTH STATION RX deg.llin 52.17 EARTH STATIONLONGITUDE EARTH STATION RX daS·Dlin 5.1' 13 ANTENNA PEAK GAIN dB 51.52ELEVATION ANGLE daS·lIlin 38.11 14 POINTING LOSS dB .21AZIMUTH ANGLE dag. lIlin 2.14 15 RECEIVED POWER dBW -U7.6SDISTANCE EARTH STATION TO SAT. kin 3S595.S4 1B PRE LNA LOSS dB .00

17 RECEIVER NO ISE TEMPERATURE K 300.0318 ANTENNA NO ISE TBtPERATURE K 5d.Ba

DOWNLINK FRECUENCY GHz 11.~ 19 TOTAL SYSTEM NOISE TEMP. K 'lasaDOWNLINK WAVELENGTH 11I11 2a.2S dBK 26.13DIAMETER RECEIVE ANTENNA .. 4.59 2m GIT dB/K 24."

21 DOWNLINK CIT dBW/K -174.68SATELLITE 22 DOWNLINK C/N9 clBHz 53.02

1 SATELLI TE MAX EIRP dBW 7. em 23 DOWNLINK C/N dB 33.922 OUTPUT BACK OFF dB aoo3 NUMBER OF CARRIERS 1. sa4 GAIN LOSS TO STATION dB .185 POINTING LOSS dB .186 EIRP SATELLITE TO STATION dBW 6.00

PROPAGATION7 FREE SPACE LOSS dB 295. 358 ATMOSPHERIC ATTENUATION dB .489 ATM. LOSS NO ISE TEMPERATURE K 25.52

19 TOTAL PROPAGATION LOSS dB 2RJ5. 7S11 1/EFF. APERTURE ISOTR. RAD. dB/II..... -'2.8312 POWER FLUX DENSITY dBW/II..... -158.32

I(vI~~

I

Hoofdstuk 3 -22-

1. Ontvangst van ECS-F2 baken te Huizen met de 4,5m antenne.

Er is een atmosferische demping aangenornen van 0,4 dB die

voor 80% van de tijd niet overschreden zal worden [82]. Dit

kan beschouwd worden als een 'clear sky' situatie.

Als antennewinst is aangenomen 51,5 dB, zoals gemeten is

door A. Hensen [10] met een 'focal point'-opstelling en de

Knoben belichter. Door achter de antenne een LNA op te nemen

is een ontvanger-ruisgetal van 3,51 dB realiseerbaar,

hetgeen overeenkomt met een equivalente ontvanger­

ruistemperatuur van 360 K. Er wordt verondersteld dat we het

baken ontvangen met een PLL die een lusbandbreedte heeft van

100 Hz.

Bij de ontvangst van het baken kan men met een standaard

Gain hoorn (X-band en winst van 22,7 dB) een C/N in dB

verwachten van 33,92+22,7-51,5=5,12. Dit is onvoldoende om

een PLL betrouwbaar te locken. In praktijk blijkt het wel te

gaan doordat het baken ongeveer 10 dB sterker is (10].

UPLINK BUDGET CALCULATION 20~r::[I

01-+)

LATITUDE EARTH STATION TX dag. Ilin 51.2:l SATaLITE r.~

lO

LONGITUDE EARTH STATION TX dag. Ilin 5.30 12 SATaLITE GIT dBlK aoo ct~-::

LONGITUDE SATELLITE deg. Ilin 7.00 13 GAIN LOSS TO STATION dB I.Ba ?,'

REVATION ANGLE deg. .. in :J1.05 14 UPLINK CIT dBWIK -139.Ba t,l)

AZIMUTH ANGLE deS·llin 1.55 15 BOLTZMANN' S CONSTANT dBW/Hx. K -228..00DISTANCE EARTH STATION TO SAT. kin 39515. 29 16 UPLINK Ct'N9 dBHx ea.oo

17 BITRATE 1/..0. 2B48a. E+SB2dBHz 63.11

UPLINK FREQUENCY GHx 14.'"167 18 UPLINK CIN (l CARRIER) dB 25.00

UPLINK WAVELENGTH DIIII 21.36 19 INPUT FLUX DENS. SAT. dBW/IIl-1l -93.mDIAMETER TRANSMIT ANTENNA III e.m 2S RELATIVE GAIN STEP dO 6..20

I

EARTH STATION TX 21 I NPUT BACK OFF dB 5.2a r,)(;)

1 HPA MAX POWER dBW 18. 00 I

2 OUTPUT BACK OFF dB a.ea3 FEEDER & FI LTER LOSS dB 1. S04 ANTE}a~ PEAK GAIN dB 6B.~

5 POINTING LOSS dB .20

6 EIRP EARTH STATION dBW 88.00

PROPAGATION7 FREE SPACE LOSS dB arT. IS8 ATMOSPHER IC ATTENUATION dB .009 TOTAL PROPAGATION LOSS dB 2irl.7S

H! l/EFF. APERTURE ISOTR. RAn. dBat.. -«. '"'11 POWER FLUX DENS ITY dBW/Il" -G4.,",

ECSISNS FOOISCPC 2. B48 MblV.. Etrdlovcn TX ." HutZllt'l RX

DOWNlINK BUDGET CALCULATION 2b ~-.c

0(J~- ..p..

LATITUDE EARTH STATION RX des. min 52.17 EARTH STATI ON illd-

LONGITUDE EARTH STATION RX deg. min 5..14 13 ANTENNA PEAK GAIN dB 51.SS ~:;..,_.ELEVATION ANGLE des. min 30..11 14 POINTING LOSS dB .29 .,

AZIMUTH ANGLE des. min 2.14 15 RECEIVED POWER dBW -115.. 84 (~L

DISTANCE EARTH STATION TO SAT. km 38595.54 16 PRE LNA LOSS dB .m!17 RECEIVER NOISE TEMPERATURE K 225..aa18 ANTENNA NO ISE TEMPERATURE K saB3

DOWNLINK FREQUENCY GHz 12..54167 19 TOTAL SYSTEM NOISE TEMP. K 275.00DOWNLINK WAVELENGTH mm 23.,l)2 dBK 24..39DIA~ETER RECEIVE ANTENNA IJ'l 4.59 20 GIT dBIK 2B. 21

21 DOWNlINK CIT dBVIK -141.13SATELLITE 22 DOWNlINK C/Na dBHz 97.47 I

r,)1 SATELLITE MAX EIRP dBW 41.89 23 OOWNlINK CIN dB 24..35 ,j.:>

2 OUTPUT BACK OFF IdB 1•• 24 OVERALL CIT dBWIK -143.533 NUMBER OF CARRIERS 1.00 25 OVERALL C/N~ PER CARRIER dBHz 85..a74 GAIN LOSS TO STATION dB 1.2S 26 BITRATE 1/••0 28~~

5 PO1NTI NG LOSS dB .1S dBHz 63..11B EIRP SATELLITE TO STATION dBW 39. 5&! 27 EIl~ dB 21.00

PROPAGATION D9IOOlJLATION7 FREE SPACE LOSS dB 20B.. 14 28 BIT ERROR RATE TARGET 1.£-£5008 ATMOSPHERIC ATTENUATION dB .SG 29 EIN9 THEORETICAL dB Ht5a9 ATI-4. LOSS NO ISE TEMPERATURE K 31.54 3a MODEM DEGRADATION dB 2..001~ TOTAL PROPAGATION LOSS dB 200.84 31 DISTORTION & INTERFERENCE dB 9.0011 1/EFF. APERTURE ISOm.. RAn. dB/.... -43., 42 32 EIN9 PRACTICAL dB 12. 5012 POWER FLUX DENSITY dBW/m" -123. 72 33 MARGIN dB 0.46

Hoofdstuk 3 -25-

2. Eindhoven zenden (8m)-Huizen ontvangen (4,5m) 2 Mbit/s.

Voor de gegevens van het uplink-grondstation is

van [7J, waarin een verbinding tussen THE en de

PTI tot stand gebracht is, via de OTS-satelliet.

uitgegaan

toenmalige

Er wordt gerekend dat THE en APT de volledige beschikking

hebben over de transponder en er dus geen rekening gehouden

hoeft te worden met interferenties door andere gebruikers.

Voorlopig wordt er zonder foutencodering gecommuniceerd.

Als eis voor de transmissie-fouten is genomen BER=1E-06.

Het blijkt dat er een marge in de verbinding optreedt van

9,64 dB bij 'clear sky' condities.

Uit [82] voIgt dat voor 99,9% van de tijd de atmosferische

demping niet rneer zal bedragen dan 4,2 dB in de 12,5-12,75

GHz band. Indien de verbinding voor 99,9% van de tijd

gegarandeerd moet worden, dan wordt de marge dientengevolge

9,64-4,2+0,50=5,94 dB.

Uit [83] voIgt dat, indien er 400 carriers zijn van 64 kbit/s,

de Uplink C/T niet meer mag bedragen dan -156,92 dBW/K per

carrier. Dit komt dan overeen met een input back off van 6,0

dB en een output back off van 2,0 dB, zie bijlage 2.

De 2,048 Mbit/s draaggolf kunnen we beschouwen als 32

draaggolven van 64 kbit/s. Dit betekent dat de marge nog met

1 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 (FEC)

Door FEC toe te passen kan de marge nog enigszins vergroot

worden. Er kan Qan gewerkt worden met een E/No=6,1 dB

hetgeen een verbetering oplevert van 4,4 dB.

UPLINK· BUDGET CALCULATION 30 ::r::l.JDH,

LATITUDE EARTH STATION TX dog. min 51.53 SATELLITE p"VI

LONGITUOE EARTH STATION TX deg. min 4.27 12 SATELLITE GIT dBlK B.SS ctr~

LONGITUOE SATELLITE dag.min 7.&1 13 GAIN LOSS TO STATION dB .72 ;>,ELEVATION ANGLE dc.g. min 39.35 14 UPLINK CIT dBVIK -140.93 ( •...1

AZIMUTH ANGLE deg.lllin 3.. 1" 15 BOLTZMANN I S CONSTANT dBWIHx.K -228..00DISTANCE EARTH STATION TO SAT. km 99559.39 16 UPLINK C/N&'] c1BHx aa.27

17 BITRATE 1/.ao. ~E"~dBHz 63..11

UPLINK FREQUENCY GHz 14. 34187 18 UPLINK C/N C1 CARRIER) dB 25.15UPLINK WAVELENGTH IIUl'I 21.36 19 INPUT FLUX DENS. SAT. dBW/m-1II -93..00DI AMETER TRANS)ll IT ANTENNA II B.W 2a RELATIVE GA IN STEP dB 6.20

I

EARTH STATION TX 21 INPUT BACK OFF dB 6.01[':1

G'1 HPA MAX POWER dBW 21.00 I

2 OUTPUT BACK OFF dB 14. 103 FEEDER & FILTER LOSS dB 1. ""4 ANTENNA PEAK GAIN dB 58...485 POINTING LOSS dB .2m

B EIRP E}RTH STATION dBW 68.18

PROPAGATION7 FREE SPACE LOSS dB W.l1a ATMOSPHERIC ATTENl.JATION dB .629 TOTAL PROPAGATION LOSS dB 2W1.71

1" l/EFf. APERTURE ISOTR. RAn. dB..... -«. ..m11 POWER FLUX DENSITY dBW/..... -95. 21

ECSISMS FIJtAISCPC 2.. 848 MbtV.. Rcrt.~ TX en Hulxcn RX

DOWNLINK BUDGET CALCUlATION 3b :I~(JC1f-t,

~.L

LATITUDE EARTH STATION RX deS·llin 52.17 EARTH STATI ON IIIdLONGITUDE EARTH STATION RX des. Iilin 5.104 13 ANTENNA PEAK GAIN dB 51.52 c,.~

ELEVATION ANGLE deS·1I1n 14 POINTING LOSS dB .2m,>,

3a.11AZIMUTH ANGLE deg. 1I1n 2.104 15 RECEIVED POWER dBW -116.. e, 1.-\)

DISTANCE EARTH STATION TO SAT. kin 38595.5' 16 PRE LNA LOSS dB .0017 RECEIVER NOISE TEMPERATURE K

225.. ""18 ANTENNA NOISE TEMPERATURE K 5B..OODOWNLINK FREQUENCY GHz 12. 5..187 19 TOTAL SYSTEM NOISE TEMP. K 275.00DOWNLINK WAVELENGTH 11I11 23.92 dBK 2... 39DIAMETER RECEIVE ANTENNA III ...~ ~ GIT dBII< 28.21

21 DOWNLINK CIT dBWII< -14.2. 13SATELLITE 22 DOWNLI NK CIN0 dBHz 96..47 I

[\~I

1 SATELLITE MAX EIRP dBW "1.00 23 DOWNLINK CIN dB 23.35 ·<1I2 OUTPUT BACK OFF dB 2.00 2.. OVERALL CIT dBWII< -144.9~

3 NUMBER OF CARRIERS 1.00 25 OVERALL C/N0 PER CARRIER dBHz 0... 264 GAIN LOSS TO STATION dB 1.2B 26 BITRATE 1/••0 284~OO5 POINTING LOSS dB .19 dBHz 63.116 EIRP SATELLITE TO STATION dBW 39. 59 27 ElN0 dB 21.15

PROPAGATION DEMOOULATION7 FREE SPACE LOSS dB 288.104 28 BIT ERROR RATE TARGET 1. E-£!368 ATMOSPHERIC ATTENUATI ON dB .sa 29 EINB THEORETICAL dB 1'1.599 A1)4. LOSS NO ISE TEMPERATIJRE K 31.54 30 MODEM DEGRADATION dB 2.0t1

10 TOTAL PROPAGATION LOSS dB 200.64 31 DISTORTION & INTERFERENCE dB 0.0011 1IEFF. APERTURE ISOTR. RAn. dB/Ill" -43,. 42 32 EINa PRACTICAL dB 12.5812 POWER FLUX DENSITV dBW/fll*fll -12'" 7'2 33 MARGIN dB 8.65

UPLINK BUDGET CALCULATION 4a

LATITUDE EARTH STATION TX des- Min 52.17 SATELLITELONGITUDE EARTH STATION TX deg.llin 5.14

12 SATELLITE GITLONGITUDE SATELLITE des. min 7.00

13 GAIN LOSS TO STATIONELEVATION ANGLE deg.llin sa 11 14 UPLINK CITAZ IMUTH ANGLE d_s·min 2.14

15 BOLTZMANN'S CONSTANTDISTANCE EARTH STATION TO SAT. kill

39595.. 5416 UPLINK CINm17 BITRATE

UPL. INK FREQUENCY GHz14. a4187

18 UPLINK CIN <l CARRIER)UPLINK VAVELENGTI~ IlUiI

21.3619 INPUT FLUX DENS. SAT.

DIAMETER TRANSUT ANTENNA II4.59

29 RELATIVE GAIN STEP

EARTH STATION TX 21 INPUT BAD< OFF1 HPA MAX POWER dBW

I'!. 002 OUTPUT BACK OFF dB3 FEEDER & FILTER LOSS dB lam4 ANTENNA PEAK GAIN dB 1.a!

5 POINTING LOSS dB 51.~

• 10

6 EIRP EARTH STATION dBW sa. 48

PROPAGATION7 FREE SPACE LOSS dB

'2Z1.128 ATMOSPHERIC ATTENUATION dB9 TOTAL PROPAGATION LOSS dB .78

1" 1/EFF. APERTIJRE ISOTR. RAC. dB...... 281.82

11 POWER FLUX DENSITY cl8V/II*'m -«'40-113.~

ECSIS1E FDWu'SCPC e.c. kblV.. Hul%atl TX ., ~kdaa RX

dBlKdBdBW/KdBVIHz.KdBl-h1/...0.

d8HzdBdBW/m*mdB

dB

aoo1.20

-158..62-229.00

00.00~.E~

48.0021.02

-e:J..~6. 2m

I.)

If\.-l

0.'I

DOWNLINK BUDGET CALCULATION 4b ~00H,[1.

LATITUDE EARTH STATION RX deg.llin 51.53 EARTH STATI ON [Iid

LONGITUDE EARTH STATION RX deg.llin 4.27 13 ANTENNA PEAK GAIN dB 55.68 ::;

ELEVATION ANGlE deg.llin 90.35 14 POINTING LOSS dB ."-" ~fj'

AZIMUTH ANGlE deg.llin 9.14 15 RECEIVED POWER dB'll -136.35 C')

DISTANCE EARTH STATION TO SAT. kll S8559. 39 16 PRE LNA LOSS dB 1.04.117 RECEIVER NOISE TEMPERATURE K 230.0018 ANTENNA NO ISE TEMPERATURE K sa.

DOWNLINK FREQUENCY GHz 12. 54167 19 TOTAL SYSTEM NOISE TEMP. K 2Q!. 00DOWNLINK WAVELENGTH 1111 2S.~ dBK 24.47DIAMETER RECEIVE ANTENNA III 6.00 ~ GIT dBlK 30.13

21 DOWNLINK CIT dBWIK -161.82SATELLITE 22 DOWNLINK CM dBHz 00.78 I

[\)

1 SATELLITE MAX EIRP dB'll 41.00 23 DOWNLINK CIN dB Ian lO

2 OUTPUT BACK OFF dB 24 OVERALL CIT dBWIK -UE-52Iam

3 NUMBER OF CARRIERS 1.. 00 25 OVERALL CIN3 PER CARRIER dBHz 65.004 GAIN LOSS TO STATION dB .72 26 BITRATE 11••0 8~~

5 POINTI NG LOSS dB .29 dBHx .w.sa6 EIRP SATELLITE TO STATION dB'll 14. sa 27 EIN3 dB 11.112

PROPAGATI ON DEMOOULATION7 FREE SPACE LOSS dB 200.13 28 BIT ERROR RATE TARGET I.E-0068 ATMOSPHERIC ATTENUATION dB .53 29 EIN3 THEORETICAL dB IB.SS9 ATM. LOSS NOISE TEMPERAnJRE K 31.54 3a MODEM DEGRADATION dB 2.m!

IB TOTAL PROPAGATION LOSS dB 298.63 31 DI STORTI ON & INTERFERENCE dB 0.0011 1IEFF. APERTURE ISOTR. RAn. dB/II*1n -49., 42 32 EIN3 PRACTI CAL dB 12. 5212 POWER FLUX DENSITY dBW/II*1n -148. 33 33 MARGIN dB 4.52

Hoofdstuk 3 -30-

·3. Rotterdam zenden C6m)-Huizen ontvangen C4,5m) 2 Mbit/s.

Voor de gegevens van het grondstation te Rotterdam is

uitgegaan van [67]. Ret link-budget geldt eveneens voor

'clear sky' en er is slechts een draaggolf aanwezig.

4. 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. Dit betekent een EIRP van 14,88

dBW per carrier. Het budget geldt eveneens voor een 'clear

sky' situatie. Te Huizen wordt gezonden met een TWT van 10

Watt en een output back off van 10 dB, om de intermodulatie

zeer klein te houden. Dit resulteert in een input back off

van de satelliet van meer dan 20 dB. Het is mogelijk om een

64 kbit/s verbinding te maken met Rotterdam in de situatie

met 100 andere gebruikers.

HC!CJIC1S1:.1J.l-.: 4

4. De Antenne [10,18, 19,20J

4-. 1. In 1 e i ding---------

-31-

De toekomstige ante nne voor het experimentele grondstation

is een antenne afkomstig uit Hilversum J zie Fig. 9. De

antenne was uitgevoerd als een dubbel-reflector-systeem van

het Cassegrain-type. De parabolische hoofdreflector heeft

een diameter van 4,59 m. De belichter en de subreflector

waren geschikt voor de 4/6 GHz band. Op deze frequenties

werd de antenne gebruikt als onderdeel van een SCPC-systeem

opgezet rond de Symphonie-satelliet. Via deze satelliet werd

een telefoonverbinding gemaakt (loop) gebaseerd op 32 kbit/s

delta-modulatie gecombineerd met QPSK.

Fig. 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 maken was voor de 12/14 GHz band. Dit is

geschied aan de hand van een 'focal point'-opstelling te

Hilversum door afstudeerder A. Hensen [ 10] . Na metingen met

diverse belichters is de antenne vervoerd naar Huizen (dd.

23-01-1985). Door organisatorische problemen staat de

antenne evenwel nog steeds niet opgesteld te Huizen. De

antenne zal boven op het gebouw HD komen te staan. Alvorens

de plaatsing kan geschieden~zal het dak verstevigd worden in

verband met de grote windbelasting.

Metingen aan de 4,59m antenne.

Aan de antenne in 'focal point'-opstelling zijn metingen

verricht door afstudeerder A. Hensen. De belangrijkste

resultaten hiervan zijn:

Belichter:

Antennewinst:

, ,Knoben

51,5 dB

, I

Scheffer-II

51,2 dB

Frequentie 11,45 GHz

Geschatte r.m.s. oppervlakte-fout 1,10 rom

Hoofdstuk 4, -33-

4.2. .?n~w:rJ2.~~~ .:~r:- ~~s~-=-~~~~ ~~~e_n~.=-=-sy~!e_e.:=t_v:9~ __1_2!!~GHz [21J

4. 2. 1. In 1e i ding

Het is mogelijk gebleken om met een Cassegrain antenne-

systeem betere antenne-eigenschappen te verkrijgen dan met

een enkel-parabool-systeem het geval is. 20 heeft men onder

rneer een vermindering van de 'Spill-Over'-verliezen en een

vergroting van het apertuur-rendement weten te bereiken.

Een beschouwing van de schematische voorstelling van het

systeem in Fig. 10 doet ook vermoeden dat de opstelling van

ontvangapparatuur

de situatie waarbij

de

biedt boven

(c. q. de zendapparatuur) voordelen

deze in het brandpunt van

een paraboloide moet worden geplaatst. In het geval van een

lormane'c. thc l'assegra,n design is tradllion­ally the most pupular. although {like the front-

ElliptiCsub-renector

kd type) aperture-blockage is a problem andre-radiation from the supporting struts degradesthe cross polarization isolation.

Gregory. A more recent variant of theCassegrain with improved aperture-efficiency

Feed

(up to 75':1-) and cross-pOl"risa;ion isolation byusing an elliptic (Gregorian) sub-reflector.

Offset fed. VSWR and sidelobe perfor­mance is considerably improved by locatingthe feed (in offset front-fed types) or the sub·re/lector (in offset-Cassegrain. as shown) out-

side the beam, With the demand for ,smallerdIsh sizes for earth stations (and of courseDBS), thIS typc is finding rap,dly increasingpopularity

Focus· or front·fed. While this is the simplestcon!\[rU(tll)n. the lnerall r~rforman(e is rela­tl\d\ roor, Aperture etficiency is typically55-60'; II ha, economic advantages for smallantcnn~c ho .... e\er. and. with relatively small

Feed\

h,d Ir------- "" /~ A-------1.I

aperture ,hado .... 'ng compared to Ca'ssegraintype,. siddobes are acceptable. With modernh\brid-mode horn feeds. this antenna canachic\e a reasonable noise temperature andhence. 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,nkto the recciver. With reasonable overall per-

Hyperbolicsub-reflector

Fig. 10: Verschillende parabool-antenne-ontwerpen [66J

Hoofdstuk 4 -34-

enkel-reflector-antenne immers, heeft men lange golfpijpen

nodig die vaak ontoelaatbaar veel verliezen introduceren,

indien men niet direct achter de belichter versterkers

opneemt.

Bovendien is de 'Spill-Over' aan de rand van de subreflectorI ,

voor het grootste gedeelte naar de koude hemel gericht

hetgeen gunstig kan worden genoemd ten aanzien van de

antenne-ruistemperatuur. Uit deze overwegingen blijkt dat

het Cassegrain antenne-systeem zeer goede diensten zal

kunnen verrichten als bijvoorbeeld mono-puIs radar-antenne,

of als ruisarme ontvang-antenne voor een satelliet

grondstation.

Ret antenne-systeem bestaat gewoonlijk uit een parabololde

als hoofdreflector en een hyperbolo~de als subreflector. Het

ene brandpunt van de hyperbololde valt samen met het

fasecentrum van de belichter (dit is het 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 weg van

aIle stralen dezelfde zijn. Zij komen dus met gelijke fase

in de ontvanger aan en worden daar eenvoudig gesuperponeerd.

Ret Cassegrain systeem werd oorspronkelijk toegepast

in optische telescopen. Om een dergelijk systeem te

beschrijven voor optische toepassingen kon met voldoende

precisie volstaan worden met de zogenaamde geometrisch­

optische berekeningsmethode. Voor de beschrijving van de

Cassegrain-antenne voor radiofrequenties is deze 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 dankzij het betrekkelijk eenvoudige

karakter ervan wordt zij tot op heden nog veelvuldig

toegepast.

Hoofdstuk 4 -35-

Dat de geometrisch-optische methode in sommige gevallen niet

bruikbaar is, vindt zijn oorzaak in het feit dat voor

radiofrequenties diffractie-verschijnselen een grote rol

gaan spelen. De invloed van de diffractie-verschijnselen

neemt af met toenemende D/~ en zal zelfs geheel verdwijnen

in het limietgeval waarbij de golflengte naar nul gaat.

Twee methodes waarbij weI rekening gehouden wordt met

diffractie-verschijnselen zijn de apertuur-methode en de

stroomintegratie-methode.

De nauwkeurigheid van de geometrisch-optische benadering

<GO) voor microgolf-frequenties hangt af van verschillende

criteria [22]:

1) De afmetingen van het reflecterend

inclusief de kromtestraa~moeten groot

0pzichte van de golflengte.

oppervlak,

zijn ten

2) Snelle veranderingen van een secundaire vermogens­

dichtheidsverdeling over een kleine ruimtehoek

zullen aIleen gevolgd worden, indien de afmetingen

van het specifieke deel van de reflector dat

geometrisch de stralen naar dit gebied reflecteert,

voldoende groot zijn.

3) De randbelichting van de reflector ten gevolge van

de primaire straler moet laag zijn, om de diffractie

te minimaliseren. 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. Bij de keuze van

de diameter van de subreflector moet rekening gehouden

worden met diffractie-verschijnselen.

Hoofdstuk 4 -36-

4.2.2. Geometrische en optische relaties [23J

In Fig. 11 is een doorsnede van een conventioneel Cassegrain

antenne-systeem gegeven. Het conventioneel zijn wil hier

zeggen dat de hoofdreflector een parabolische en de

subreflector een hyperbolische doorsnede heeft. Bij een

gemodificeerd (shaped) systeem is dit niet meer het geval.

o2

tIIIIIIIIIIIII+

..

tI Ds12+

F

Fig. 11: Geometrie van het conventionele Cassegrain systeem

Voor de antenne-geornetrie weergegeven in Fig.

volgende relaties:

11 gelden de

2F

1~cos'f2

= __F__

2 1cos "2'1'2

1r = 2Ft a n 2"'1' 2

Hoofdstuk 4 -37'-

-fie2-1) fie

2- 1 )

Q1 = Q; =2el-ecos'l'1+1l ze(ecos'l'z+1 )

-fIeZ- 1 )

r = sin'l' = Q1 sin 'l'15 2e(-ecos'l' +1) 11

fIe2- 1 )

r = sin'l'2 = Q~sin'+'2s 2eiecos'l'2+ 1 )

rYJ<! t.- f= F;

Hierbij is F de brandpunts-afstand van de hoofdreflector.

Voor een hyperbololde geldt:

1 e - 1 1tan -'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 = II md f= r:120

5

Voor de belichtings-functies geldt:

De Cassegrain-opstelling kan gezien worden als een uit het

brandpunt gevoede parabool met een effectieve

brandpuntsafstand gelijk aan:

* e+ 1F = F.­e-1

Voor de winst van de antenne zonder blokkering,

en oppervlaktefouten geldt:

diffractie

met2 'Y1

r) = coto 2 t 1W \lJan 2"T

1dT

1

z

Hoofdstuk 4 -35-

4.2.3. Apertuurblokkering [23]

Een nadeel van Cassegrain antenne-systemen is de blokkering

door de subreflector en zijn steunen.

de volgende effecten:

Deze blokkering heeft

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

van de golflengte zal er diffractie optreden.opzichte

diameter van de subreflector bepaalt samen met

De

de

randbelichting hoeveel diffractie er op zal treden.

Het antennerendementy hangt nauw samen met twee nader te

kiezen parameters: de diameter van de subreflector en de

randbelichting. In de volgende figuren is het antenne-

rendement uitgezet als functie van F/D,

de diameter van de subreflector.

de randbelichting en

De F/D van de

hoofdreflector is 0,33.

I

: 7& t74 t72

70 151 l

: t

: f

-s -t -'0 -,;; -14 -16 -'. -10

0.' ]) 1

o 2 3)] 1

211 241 271 301 331 361

~/O.O.)l

~9C' :Uwtn,n.lt;.gn-10d8

0._

The antenna effici­ency n as a function Q! theedge iZlu.mir~ticn w-z:th theratio FlO as a Daramp.ter.Gc:i"! functionG(~l) = 122 cos·ofl

The antennaefficiency as a function ofthe Bucre!Zector diameter

Roofdstuk 4 -39-

de

van

een

aangelijk

vlakbij

daarom

zal de belichter

het antenne-rendement treedt op bij

van -11 dB en een Ds/D verhouding

Een maximum in

randbeliehting

ongeveer 0,10.

De diameter van de subrefleetor wordt

O,10D=46 em gekozen.

Als randbeliehting kiezen we -11 dB.

De enige variabele die nu nog vastgelegd moet worden is de

hoek ~ .

Bij een zeer kleine hoek ~I

paraboolwand gemonteerd kunnen worden. Dit betekent evenwel

dat de 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 aehteren af in de parabool

aangebracht kunnen worden. Dit betekent dat de apertuur­

afmetingen niet groter mogen zijn dan de beschikbare

afmetingen van de opening in de paraboolwand.

Hoofdstuk L'r

4.3. De belichter [24,25,26J

4.3.1. Ontwerpoverwegingen---------------

-40-

Ret stralingsdiagram van de belichter moet rotatie­

symmetrisch zijn en onafhankelijk van de frequentie in de

12/14 GHz frequent ie-band. 20 wordt de antenne geschikt

gemaakt voor het tegelijkertijd ontvangen van twee lineair

gepolariseerde signalen in de 12,50-12,75 GHz band (SMB). De

mogelijkheid tot zenden op 14 GHz moet evenwel opengehouden

worden. Tevens moet het baken van de ECS-satellieten

ontvangen kunnen worden 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 niet

te groot mag zijn in verband met "Spill-Over". Hannan [28J

geeft aan dat de subreflector een hyperbololde moet zijn

wanneer het golffront, dat deze subreflector treft, bol­

vormig is. Indien het golffront afkomstig van de conische

gegroefde hoorn van deze bolvorm afwijkt, maar weI redelijk

frequentie-onafhankelijk is, kan de subreflector aan deze

afwijkingen worden aangepast. Indien de belichter een

fasecentrum bezit, dan mag het golffront afkomstig van een

dergelijke belichter als bolvormig beschouwd worden.

Een rotatie-symmetrisch stralingsdiagram wordt verkregeno

met behulp van net opwekken van een hybride mode HEll.o

Gebalanceerde hybride condities voor de HEll-mode en eeno

geringe mate van modeconversie in de EH12 - mode 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 bepaald door de

veldverdeling over de apertuur. Afhankelijk van het gewenste

belichtingspatroon worden dan de apertuur-diameter en de

tophoek bepaald.

Hoofdstuk 4

Vereenvoudiging

-41-

in het ontwerp van een gegroefde conische

hoorn is een belangrijke overweging. Een eenvoudig

ontwerp biedt tevens de mogelijkheid eventuele ongewenste

bijverschijnselen snel te verhelpen.

4.3.2. Het rotatie-symmetrische stralingsdiagram------------------------------

o 0Fig. 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. 13: De apertuur veldverdeling [79J

In beide gevallen wordt het apertuurveld van de hoorn

zodanig gemodificeerd, dat er een rotatie-sy~~etrisch

stralingspatroon ontstaat. Dit

introduceren (opwekken) van een

laatste gebeurt door

geschikte additionele

het

mode

in de hoornstructuur, die met de dominante mode naar de

hoornapertuur propageert, waardoor de patronen zowel in het

E- als

worden.

in het H-vlak (loodrecht op elkaar) symmetrisch

Hoofdstuk 4 -42-

4.3.3. Diameter van de toevoerende (voedende of ontvangende)

ronde golfpijp

oOm bij de gegroefde conische hoorn de hybride mode HEll te

verkrijgen moet de diameter van de toevoerende ronde

golfgeleider, die op de hoorn is aangesloten, groot genoego

zijn om de TEll-mode door te laten, maar ook klein genoeg omo 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 microgolf - componenten.

afsnijfrequenties van diverse modi zie Fig. 14.

Voor de

CD-

TEll +TM 01 +

TE 21 +TM 11 +

TE01

CD-If)-(T)-N-

•

--

nihil

25 ~--~-------.....:----------.,------------,

24

23

22

21

29

19

18

17

16

15

1.4

13 Tvl SMiSt

12 ~-+--+---lf.IZt.LtLiLLtL-+--~---¥~~~rl-~'----lI-----1':~---111 - ~Z)12 '--_._'-- ------"'.......--l

al

Fig. 14: Propagerende modes in ronde golfpijpen

N.B. Voor het vervaardigen van de groeven in de hoorn is het

wenselijk de diepte van de groeven bij de apex zo klein

mogelijk te houden en Oill de halsdiameter zo groot mogelijk

te houden in verband met het steken van de groeven met een

be i te 1.

Hoofdstuk 4 -43-

Er is gekozen voor een diameter van 19,0 rom om de volgende

redenen:

1) Ronde messing pijp van deze maat is verkrijgbaaro

2) TEll-mode kan propageren

3) Bestaande golfpijp-componenten hebben ook een diameter

van 19,0 rom (OMT, diplexer, Load, Tapers)

4.3.4. De afmetingen van de groeven

Slechts een TM-mode kan in de groef bestaan als de breedte w

van de groef (zie Fig. 17) kleiner is dan A/2, waarbij ~ de

golflengte

voor het

is. De randvoorwaarden Ep=O en ZoHr=O zijn nodig

symmetrisch zijn van het stralingspatroon. Een

belangrijke opmerking hierbij is, dat de groefdiepte d, voor

alle groeven die zich ver genoeg van de de apex van de hoorn

bevinden even groot is, namelijkA/4. Aan de andere kant

dient, voor groeven in de buurt van de apex, de diepte naar

de apertuur toe af te nemen zoals te zien is in Fig. 15

2015107

!.. ----~t-·-..!.-··--t ~- +-.---- ...- ----... -

I I- -j. - -r----

I

!

I

1--

l,i

!tI

543

1--\---+----- ----. --

0,2 5 ~ """"__--I-_--I........--I_...L.--l_~....L- ~__.....I

2

0,26

0,29

0,30

.-<..... °128

'"I~

. - --_. ----

t 0,27

_ko

Fig. 15: De groefdiepte b-a bij resonantie [29J

Hoofdstuk 4, -44-

Fig. 16: Doorsnede van een gegroefde wand

Voor de diepte d moet gelden: ~(2n+l1<d<~(2n+l1 n'N

Aan de randvoorwaarden Ef=O en ZOHf=O is aIleen voldaan

indien geldt:d = !l(2n+l1

4

4.3.5. Het aantal groeven per golflengte

In het praktische ontwerp van een gegroefde hoorn kan de

realisatie van de groeven een probleero opleveren. Dragone

[30] heeft afgeleid dat het belangrijk is oro de darobreedte t

Czie Fig. 17) zo klein roogelijk te neroen. Om een effectief

gegroefd oppervlak te creeren rooeten er verder enkele

groeven per golflengte genoroen worden, bij voorkeur 4 of

roeer. Dat wil zeggen pC=w+t)<A/4 zie Fig. 17.

p

wIt--

_Del ~l'ex.~ .--------------------~~!1'4__-~ 6'A

Fig. 17: Doorsnede van de conische gegrcefde hoorn

Hoofdstuk 4 -45-

4.3.6. De impedantie-aanpassing

o 0Een 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. Hierdoor zal de waarde van de axiale

reactantie negatief zijn, waardoor excitatie van deo

ongewenste EHll-mode bij de overgang van de gladde geleider

naar de gegroefde wand wordt voorkomen. Eveneens door eerst,~ ~

een groef gelijk te maken aan A/2 en de volgende groeven

geleidelijk minder diep te maken is het mogelijk een goede

aanpassing te verkrijgen [25].

4.3.7. De afmetingen van de hoorn [25]

Het stralingsdiagram van een conische hoorn wenst men

meestal perfec~ symmetriscb en zonder enige kruis-

polarisatie. Theoretisch kan dit gerealiseerd worden dooro

een gebalanceerde hybride HEll-mode. De eigenschappen van

het stralingsdiagram van een conische hoorn kunnen genorma-

liseerd worden door de dimensieloze parameter ~ te

gebruiken. L\.j\. is het weglengte-verschil tussen de

cirkelboog PQ met als middelpunt de apex van de hoorn en als

straal R (zie Fig. 17) en de vlakke apertuur PQ.

B. . go 2R':! ~a --sin11 :: ;;:tan~ :: . nn8 0 . tan"2 ::

Voor 6. geldt: A A 22-

Hierbij is a de apertuurstraal (:::Df/2) en 80 is de halve

tophoek van de hoorn (zie Fig. 17).

Voor 6 <0.4 geldt dat de bundelbreedte voornamelijk door de

apertuurafmetingen bepaald wordt. Het blijkt eveneens dat

het fasecentrum van de hoorn naar de apex verschuift als 6groter wordt. Voor deze hoorns is de bundelbreedte dus

frequentie-afhankelijk.

boorns genoemd.

Deze boorns worden wei smalbandige

Hoofdstuk 4 -46-

bundelbreedte

hoorn. Het

wordtVoor grote (groter dan ongeveer 0,75)

voornamelijk bepaald door de tophoek

fasecentrum ligt dan vIakbij de hals

van

van

de

de

de

hoorn, oftewel vlakbij de apex. De eigenschappen van deze

hoorns zijn frequentie-onafhankelijk over een groot gebied.

Zij worden dan ook weI breedbandige hoorns genoemd.

In de literatuur worden zij ook weI scalaire hoorns genoemd.

4.3.8. Smalbandige hoorns: ontwerpprocedure

openingshoek~l de gewenste randbelichting.

dan M=kasin1rl met k=2~/~.

Dan geIdt:

Kies een vaste ~ (.1<=0,4) . Kies voor een

Uit Fig.

bepaalde

18 voIgt

80

= 2 arctan

a =__H_

ks in":!Of = 2a

R = a=

"

Fig. 18: Genormaliseerd stralingspatroon voor smalbandige

gegroefde hoorns [25J

Hoofdstuk 4 -47-

4.3.9. Breedbandige hoorns: ontwerpprocedure

Kies een vaste ~ <)=0,75).

Lees uit Fig. 19 de waarde af van 60 voor de gekozen

combinatie van randbelichting en openingshoek~.

Voor een goede frequentie-onafhankelijkheid <vaste plaats

van het fasecentrum en constante bundelbreedte) is het

wense 1 ij k om voor A een waarde groter of ge 1 ij k aan 0,75 te

nemen.

Dan geldt:

a = •J

R = 6.A

2Sin 2 (80

/2l=

a

S in80

Fig. 19: Genormaliseerd stralingspatroon voor breedbandige

gegroefde hoorns [25]

4.3.10. Ve~ge~ijki..;1~3~~'b~.=db~nd~ge_~r:.-=-~~~a'::~i~e3~~E=-

Indien we kiezen voor een randbelichting van -10 dB voor een

"(1 van 20",

volgt [25]:

dan worden de afmetingen van de hoorns als

Smalbandige hoorn

6 0,15

Tophoek 10 "

Apertuur kR90 10

Lengte kR 58

Breedbandige hoorn

1,2

27 "

33

70

Hoofdstuk 4 -45-

Het blijkt dat voor breedbandige hoorns de apertuurdiameter

en 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. Omdat gekozen is

voor een zo klein en eenvoudig mogelijk ontwerp ligt het

voor de hand een smalbandige hoorn te nemen. Dit levert geen

problemen 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 totale

hoorn niet groter mag zijn dan 125 mm.

om het gehele belichter-systeem van

Deze eis is gesteld

achteren af in de

parabool aan te kunnen brengen (doorvoerdiameter is 125 mm).

Aangezien dit een uitwendige maat is, moet deze afmeting nag

verminderd worden met de materiaaldikte. Bovendien moet de

hoorn aan de voorzijde waterdicht afgesloten worden met een

venster. De benodigde ring hiervoor zal ook ruimte in beslag

nemen. 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 : k a sin 'Y,' (Y; = 20 0) = 3, 5

= 44,S mm-3

3,5.27,3.102lfsin20 0

3,5a = ksin20 0 =Dus:

Oftewel: Of = 69,0 mm

80 = 2 arctan ( 0 , 25.27 , 3 J 17,44°=44,S

R =__a_ t../..

146. 5= = mm. 2sin8

02SJ.n (8

0/2)

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 <zie 4.3.3.).

Voor de groefparameters nemen we:

w=3,0 rom en t=2,0 rom.

Zodat p=w+t=5,0 rom.

Nu volgt het bepalen van de groefdieptes. Deze worden

uitgerekend voor f=12,5 GHz <SMS) en a.d.h.v. Fig. 15 .

., , ~....... a...-···· ..,·~o~_·-r·_---:-·_·_·1

Fig. 23: Afmetingen van de groeven in de haorn

Hoofdstuk 4

Tabel 2 De groefdieptes:

-50-

Groefno.

d1/AI I

x(mm) a (mm) ka d1 (mm) b2 (mm)

b1 (mm) d2/A.

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.<t=t.2)

De diverse maten (in mm) worden verduidelijkt in

Fig. 23.

Hoofdstuk 4

4.3.12. Het reflectieverlies

-51-

Het reflectieverlies is gemeten met behulp van de meetopstelling

van Fig. 20.

Level Control ReflectieI I I

H 11 HxH£HJM!f Hf G ----. ---. HXH OUT ~Transmissie~ +--r'- ...-<D ~ (J) @ ~ (6) (1) $ (g

Fig. 20: 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. 46

9. Device under test (DUT): de belichter

Het reflectieverlies is gemeten van 10-15 GHz, zie Fig. 21.

Tevens is het reflectieverlies van een Load (19,0 mm p)gemeten.

Het blijkt dat het reflectieverlies·' kleiner wordt bij

toenemende frequentie. Een reflectieverlies van 20 dB op

12,5 GHz betekent een transmissieverlies van 0,042 dB, zie

Fig. 22. Bij 11,5 GHz is het reflectieverlies ongeveer 12 dB

en dit betekent een transmissieverlies van 0,28 dB. Voor

Hoofdstuk 4 -52-

0"---------------------------------'CO

~l/)>

1.221

/.

.. '"II.I .",

I '.V .. I I

~ :'J :\} ::l,

./. 10215 '14

......," r",

,~' "..., ": \./," .........,.: ~,: I

I '.. t t,: _ ..... 1 '",,'

II,

12 - f (GHz) 1311

......-.'\./ Load

..···f---......., --,-_-....-...--:...=...-._.--.::..:..:..;.\---------\-f----+----ttf-IL.tf+;dt----I1,06\,' ,_.," " ......._.....,, ' ".• I ,· , .• I 'I I '\. \I I •

~ J "I I \

, : '-• I I· . ,· .

~----~--~--------------:------j1,92

4010

-CO"'0-UlC1J-~QJ>QJ....u~-<11a:::

I1)

Fig. 21: 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

van de

worden door te beginnen met een zo diep mogelijke,/

<kleiner dan 0,5 golflengte) zo, dat de wanddikte

hoorn niet te klein wordt, anders zal de hoorn

Vervolgens kan men het best een lineair verloop over

golflengten maken naar het bestaande verloop

groefdieptes.

groef

van de

breken.

enkele

Bovenstaande is gerealiseerd door de eerste groef 1,5 mm

Hoofdstuk 4 -53-

Transmissie-verlies (dB) ..

50

1-m-0-Vl.~-r:(J)>I

(J)

.....u(J)---(J)

0:::

1,08E-6 9,74E-6 107E-4 949E-4 9f86E-3 00745 0,512

.. :. :Oil l' g;: ii~fii:; IT;tWfi m;i:~ i:l:i:;::R i r -~: i; < Ii?urr.-'':'' '!,l' _ -, g'!.'- 'S'd ;iIr fH1 w I~~fu!. " ." • fl~ in r - ::t;.tR+t"';,m r:"-H :t1tl: ft 'J ,::.~.• ; iii; iH ;ffid;mIQ:t\I;I~.lill;:P:::;:~'-:f:l:;: I:: i, ·,'J:til'I:,... . =l: 'HlrrDlII'':J1:l11:1.,r,fr!"::·,,

N i::~;;:;~.~l;·;;l'F,~lilligii;iEik:":~E:~UMF:J:: ::~.'n .. _~. ,.~~~M~flp.~lt!!p~ir?::,

60 ~i' * l1fftBi'i~q'P5; iffi 1m Hi :i1:I~t ::8.=-ii:EE-i!j :;' ::I-HH JE f' =Reflectle-coeff lClent ;;, :::1-0 001

....

Fig. 22: Verband tussen staande-golf-verhouding, reflectie­

coefficient, reflectieverlies en transmissie­

verlies

dieper te maken en de diepte van de tweede tot en met de

zesde groef een lineair verloop te geven. 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 is het

reflectieverlies opnieuw gemeten, zie Fig. 21.

Het verloop van het reflectieverlies is hetzelfde gebleven.

Het reflectieverlies is nu ongeveer 17 dB voor 11,5 GHz,

hetgeen overeenkomt met een transmissieverlies van 0,09 dB.

1Ifl

Hoofdstuk 4 -54-

Voor 12,5 GHz is het reflectieverlies nu 22 dB en dit

betekent een transmissieverlies van 0,027 dB. 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. De stralingsdiagrammen----------- - ----

Na het meten van het reflectieverlies is de hoorn voorzien

van een venster. Dit venster moet het golfpijpcircuit~>

beschermen tegen vocht, zand etc. Het mag evenwel niet al te

veel demping geven. Zo'n venster kunnen we weglaten als we

verwarmde lucht door het golfpijpcircuit blazen, zoals in

Rotterdam bij het nieuwe 8MB grondstation gebeurt [67]. Er

is gekozen voor een venster van Melinex. Dit materiaal is

redelijk stevig, doorzichtig en geeft niet veel demping

<ongeveer 0,1 dB). De constructietekening van de ring

waarmee het venster aangebrach~bevindt zich in Bijlage 7.

De stralingsdiagrammen zijn gemeten op

meetbaan van de vakgroep ET <THE) bij

frequenties: 11,5, 12,5 en 14,0 GHz.

Voor elke frequentie is de hoofd- en

zowel het E- als het H-vlak gemeten.

gemeten en is de positie bepaald van het

de halfautomatische

drie verschillende

kruispolarisatie in

Tevens is de fase

fasecentrum.

De resultaten van de metingen staan in de Figuren 24 tot en

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 H­

vlak. Vanwege deze uitstekende kruispolarisatie nemen we aan

dat de diagrammen in het E- en het H-vlak aan elkaar gelijk

zijn ter vereenvoudiging bij de berekening van het te

verwachten antennerendement.

Hoofdstuk 4

.._-' ... .

-;;__ :-_:_~__ .-: :--_.. _ v··

_'.:;11.56HZ

•'"20 .

.....--.:.._.-;..;......;;._---:.;,; .. __ :.

.~.._- _.. --.:.-~-...._-----..........;. ..

,,"'20 .~.--::-:-7-:--:.-_._-

-58-

Fig. 30: Fasekarakteristieken op 11,5 12,5 en 14,0 GRz

Ret fasecentrum ligt op 119 mm vanaf de achterkant van deflens van de hoorn.

bijlage 14.De voorspelde positie was 130,5 mm, zie

Hoofdstuk 4 -59-

In Tabel 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 12,5 14,0

Ampl. Fase Amp1. Fase Ampl. Fase

° ° ° ° ° ° °1 -0,1 ° -0,1 ° -0,1 +0,2

2 -0,2 +0,3 -0,2 ° -0,2 +0,5

3 -0,3 +1,0 -0,3 +0,5 -0,3 +0,8

4 -0,5 +1,5 -0,4 +0,7 -0,5 +0,9

5 -0,7 +1,8 -0,6 +1,5 -0,7 +1,0

6 -1,0 +2,0 -0,9 +2,0 -1,1 +0,9

7 -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

Vervolg Tabel 3

11,5

-60-

Frequentie (GHz)

12,5 14,0

Ampl.

21 -11,5

22 -12,2

23 -13,3

24 -14,0

25 -15,0

26 -16,0

27 -16,8

28 -17,5

29 -18,3

30 -18,8

31 -19,5

32 -20,0

33 -20,7

34 -21,2

35 -21,8

36 -22,2

37 -23,1

38 -23,8

39 -24,5

40 -24,9

41 -25,4

42 -26,0

43 -27,0

44 -28,0

45 -29,2

Fase Ampl.

-12,9

-13,6

-14,4

-15,1

-16,0

-16,5

-17,4

-17,9

-18,7

-19,5

-20,5

-21,4

-22,3

-23,2

-24,4

-25,6

-26,7

-27,5

-28,4

-29,0

-30,0

-30,7

-30,9

-31,1

-31,5

Fase Ampl.

-12,0

-12,9

-13,6

-14,3

-15,2

-15,9

-16,8

-17,6

-18,5

-19,2

-20,1

-20,9

-21,9

-22,9

-24,0

-24,9

-26,0

-26,5

-27,4

-28,1

-29,5

-30,2

-30,1

-30,5

-32,0

Fase

Hoofdstuk 4 -61-

4.4. De subreflector

Voor het oppervlak van de hyperbolische subreflector geldt:

y= ol.[~1+(f)2i

-1]F N 2 i

a. = -£ en ~ =2e a. e-'2F__c

= +0 tan'!, tanY"2S

2L sintr'!2 -"f, )__v= , -

F sin.1(y +'Y )c22'

In Fig. 31 is een halve doorsnede getekend met de

belangrijkste parameters.

S0

30/

/Hoofdr-ef1eck...

D .. 4590 111111

F '" 1520 mm

h=Diep~.'" 866 111m

~X (mm)lSI lSI lSI lSI ~ lSI lSI lSICSl N .., CO III lSI N ..,- - - - - N N N

tSIco

lSIN

Sub...eflec~o... Contour

~"PHl1· 20 de9~CPHI2. 74,1 de9

D... 459 111111

e'" 1,61Fe'" 695,9 llilll

Lv~ 131,8 _

-'Alpha'" 216,2 -"> 8e~a" 272. 6 Ill"~=Upper dep~h" 66,39 111111

Xti

--"ij--r_YI .~

(mm)y

r

lSI

113

20

613

713

Fig. 31: Su~reflector contour

Hoofdstuk 4 -62-

Voor de hoofdreflector geldt: F=1520 rom en D=4590 rom

(F/D=0,33). Dan geldt voor de halve openingshoek~

110

tan~2 = 4'~ = 0,755 Ous '2 = 74,1·

Samen met Y =20 • en Ds=O I 1D=459 rom geldt dan:I

e=1,61 , Fc=696 rom, Lv=132 rom ,"'=216 rom Jj3=273 rom

4.5. De praktische opstelling---------------_ ...

In Fig. 32 is een doorsnede-tekening gegeven van het

Cassegrain antenne-systeem zoals het opgesteld zal 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

Fig. 33: Cassegrain antenne systeem

D-2

F

f----·I--------a---.I.....--..·~1·~·1

h nO Ra ~

Lva£metingen

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

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 uit de

paraboolwand liggen (=n~h).

Het gemeten fasecentrum ligt 119 mm vanaf de achterkant van

de flens van de hoorn. Dit wil zeggen dat de voorkant van de

belichter op h+~(lengte hoorn)-(positie fasecentrum)=824,l+

185-119=890,1 rom vanuit de paraboolwand moet steken.

Dit impliceert op zijn beurt dat de afstand van de

voorkant van de belichter tot de subreflector gelijk zal

moeten zijn aan F-Lv-890,l=498,l mm.

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. Voor de berekening

van het oppervlakte-rendement is uitgegaan van een r.mp.

oppervlakte-fout van 1,10 mm.

Deelrendement (%): freq. (GHz): 11,5 12,5 14,0

1) Sp111-over-rendement

2) Belichtings-rendement

3) Blokkerings-rendement

4) Fase-rendement

5) Kru1spolarisatie-rendement

6) Vermogens-reflectie-rendement

7) Diffractie-rendement

Produkt 1 t/m 7:

8) Oppervlakte-rendement

Totaal apertuur-rendement (%):

Verwachte antennew1nst (dB):

85,39

88,72

90,84

99,74

99,00

98,00

94,79

63,12

75,52

47,67

51,63

87,74

85,38

90,48

99,95

99,00

99,37

95,31

63,52

71,77

45,59

52,17

86,00

86,24

90,50

99,14

99,00

99,90

95,38

62,77

65,96

41,40

52,73

Hoofdstuk 4

Conclusies:

-66-

Het blijkt dat het totale apertuurrendement ongeveer gelijk

is aan 63 %. In [23] wordt met de factoren 1,2.3 en 7 rekening

gehouden en komt men tot een maximum van 74 %. Bij de

berekening van het blokkerings-rendement is in [23J evenwel

geen rekening gehouden met de subreflector steunen. De

invloed van de steunen is hier wel meegenomen. Er is

rekening gehouden met vier subreflector-steunen, die aan de

rand van de hoofdreflector bevestigd zijn. Voor de diameter

van de ronde steunen is 50 mm genomen. De rendements-termen

4,5 en 6 hebben een produkt van 97 %. Dit betekent dat 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 totaalrendement

beneden de 50 %. Dit is niet zo best, maar was al bekend uit

metingen van afstudeerder A. Hensen.

De berekende antenne-winst van dit Cassegrain systeem is

niet lager dan de gemeten winst van het 'focal point'

systeem. Hierbij heeft men wel de voordelen 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) geven een demping van 0,25

een kruispolarisatie ontkoppeling

zich twee stukken ronde

De twee golfpijpen (120 cm

dB bij 12,5 GHz en hebben

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 <LNA)

5. 1 . In1e i ding [311

De prestaties van zelfs de beste bipolaire transistors nemen

bij hoge frequenties snel af en bij frequenties hoger dan

circa 5 GHz moeten dan ook veelal de duurdere Gallium Arse­

nide MESFET's (Metal Semiconductor Field Effect Transistor)

worden gebruikt. De ontwikkeling van de bipolaire transistor

heeft ook niet stil gestaan, maar de ruisgetallen zijn nog

wel een stuk slechter <zie de ontwikkeling van een 20 GHz

oscillator E61] met een bipolaire transistor). De l/f ruis

van een bipolaire transistor is veel lager dan van een FET

en daardoor veel beter geschikt om een oscillator mee te

maken.

MESFET's vinden onder andere toepassing in militaire en

civiele mikrogolf-apparatuur ten behoeve van satelliet- en

grondstation-ontvangers en radar- en peilapparatuur.

Gal 1 iumArsenide MESFET's werden omstreeks 1964 voor het

eerst vervaardigd. De ontwikkeling verliep aanvankelijk•traag, tot op het moment dat vooral defensie in solid-state

ontvangers gelnteresseerd raakte. Omstreeks 1974 waren

MESFET's voor frequenties tot enkele GHz leverbaar. De

prestaties van deze transistoren werden'snel verbeterd en

momenteel zijn typen verkrijgbaar voor frequenties tot ca.

50 GHz.

Voorts zijn er typen voor kleine signalen, die bij steeds

hogere frequenties over een optimaal ruisgetal 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. De maximale

werkfrequentie 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.

- - - - ---~ "'"'" """0.",.•.• "9« 0""" ,.t•

......,...,

Fig. 34: Basisstructuur van een GaAs Mesfet [31]

Gallium-Arsenide MESFET's zijn nog steeds tamelijk dure

produkten. Een van de 'redenen daarvan is dat het materiaal

GaAs nogal wat duurder is dan Silicium, maar vooral dat bet

veel moeilijker te verwerken is. Een van de gevolgen daarvan

is dat de produktie-opbrengst een stuk lager is.

De beweeglijkheid van de elektronen is 5 maal zo groot in

GaAs dan in Silicium. 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 halfgeleiderkomponenten de

plaats van buizen geheel ingenomen; in zenders van grotere

vermogens is dat nog niet het geval. De reductie van de

afmetingen heeft de integratie van de aktieve met de

passieve componenten van een schakeling bevorderd. Hierblj

kunnen vrij komplexe eenheden ontstaan met betrekkelijk

kleine afmetingen, waarbij de passieve elementen in

striplijn of microstrip zijn uitgevoerd [32].

Hoofdstuk 5 -69-

5.2. Theoretische beschouwing----------------

5.2.1. Gelijkstroom eigenschappen (33]

Deze eigenschappen zijn van primair belang voor de

ruststroom-instelling en de betrouwbaarheid c.q. lange

termijn stabiliteit. Er zijn daarentegen ook gelijkstroom

parameters die direct verband houden met het hoogfrequent

gedrag van de transistor. Bijvoorbeeld het 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 is de

conductantie. Zij wordt

<Vgs=O) of bij O,5Idss.

9m

=(~:dS.,9 S)'lgs a o

c) De afknijpspanning Vp

DC-gemeenschappelijke

meestal gedefinieerd

source-

bij Idss

Deze parameter

gereduceerd ·is

kleine signaal

transistoren) .

is de gatespanning, waarbij de

tot een bepaalde waarde <bijv.

transistoren en 5 mA voor

drainstroom

1 mA voor

vermogens

Hoo.fdstuk 5 -70-

5.2.2. S-parameters (34,55,56]------------ ---

Omdat we uiteindelijk een transistor willen gaan gebruiken

in de gemeenschappelijke source' schakeling gaan we uit van

een tweepoort als model van een versterker, zie Fig. 35.

reflectie

transmissie

b1 =S1la1+ 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]

Hoofdstuk 5 -71-

Het beschrijven van de eigenschappen van deze tweepoort kan

op verschillende manieren gebeuren. Telkens door middel van

vier parameters, die het verband aangeven tussen de stroman

en de spanningen aan de ingangs- an de uitgangspoort. We

kunnen deze tweepoort beschrijven met z.y,h,g 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 voor

het meten ervan aan een van de poorten een kortsluiting of

een open circuit aangebracht moet worden. Daar de LNA moet

werken bij frequenties boven 100 MHz is deze methode niet

goed bruikbaar, omdat een kortsluiting in dit frequentie­

gebied moeilijk frequentie-onafhankelijk te maken is (heeft

verliezen en gedraagt zich als een spoel). Dit kan problemen

geven bij versterkers die bij totale reflectie neigen te

gaan oscilleren. Met deze kennis als achtergrond is men

gekomen tot een nieuw stelsel van parameters: 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 S­

parameters 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

12 IR Z. Ie 1

*V. -Z. V.1 J. 1

b. =12 IR Z. Ie 1

* : Complex geconjugeerde

'I(.IiZ·L

~ sf,:j.".,,;f1J Of fJOt:JJfe& i

~l:ROOn1 by /,OORt "t,:

fiFinJes/ofeVJ belAS~il1J

op /,COllt i

Hoofdstuk 5 -72-

Een 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 S­

parameters verhoudingen van spanningen zijn (dus 20IogS11).

a,b en S zijn in het algemeen complex. Voor berekeningen

kan men ze het best splitsen in modulus en argument.

De S-parameters zijn niet aIleen geschikt vanwege hun

dimensieloze eigenschappen en geschiktheid om gemeten te

worden, maar ze zijn ook handig voor het optekenen van

flowdiagrammen. Voor een voorbeeld zie Fig. 36.

bs 1 Q1 b2

bl Q2Fig. 36: Flow diagram

Een knooppunt a~ vertegenwoordigt een golf die de tweepoort

instraomt ter plaatse van poort n. Een knooppunt bnvertegenwoordigt een golf die de tweepoort uitstroomt 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 kan oscilleren. Een tweepoort kan geklassificeerd

worden als of onvcorwaardelijk stabiel of potentieel

instabiel. Het is gewenst om twee typen van afsluiting en

hierdoor twee typen van potentiele instabiliteit te

beschouwen. Een waarbij de ingangs- en uitgangsimpedanties

Hoofdstuk 5 -73-

frequentiegebieden de

gebied worden de in- en

die het stabiel zijnvastgestelduitgangsimpedanties

verzekeren.

van het device een positief reeel deal hebben en hierdoor is

stabiliteit gegarandeerd; een ander type waarbij dit niet

het geval 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 welke

tweepoort instabiel is. Voor zo'n

Om nu verder uitspraken te doen omtrent stabiliteit is het

noodzakelijk om de gegeneraliseerde S-parameters uit te

drukken in gemeten S-parameters met een willekeurige bron­

en belastingsimpedantie. De nieuwe verstrooiingsparameters

worden dan als volgt:---

* * )+r2512521]~ [11-r2522)1511-r1511 =

[11-r1s11111-r2s221-r1r2s12s21]A1

* 2~

512

·[1-l r 11]512 =

[11-r1511111-r25221-r1r2s12521]A1

* 2~ S21·[1-l r 21]

521 =[11-r2s22111-r1s111-r1r2s12521]A

2

* * )+r1512521]~ [11-r151111522-r2522 = [11-r1s11111-r2s221-r1r2512s21]A

2

* Z. .-Z.I 1- r . I 2f /21. 1. ~

met A. = ( 1-l ri l en r. =

1. \1-r. I 1. Z.. +Z.. 1. 1. 1.l.= '.2.

rl en r2 zijn de reflectie-coefficienten aan de in- en

uitgang.

Hoofdstuk 5 -74-

Beschouwing van de uitdrukking voor Sll' Ieert ons dat het

r2-vIak verdeeld kan worden in twee gebieden te weten:

1) Re(r1»O en 2) Re(r1){O

De gebieden kunnen gevonden worden door te stellen '5,,'/ < IDe oplossing 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 r2=O, en

de cirkel omvat de oorspro~g. dan is het binne~gebied van

de cirkel een gebied met positieve reele ingangs­

impedanties, terwijl als de cirkel de oorsprong niet

omvat, dit binnengebied een negatieve reele ingangs­

impedantie betekent.

- Als de ingangsimpedantie negatief reeel is voor r2=O, dan

geldt het omgekeerde.

Op dezelfde manier vinden we de resultaten voor de

stabiliteitcirkels in het r1 vlak, door overal waar een 1

staat een 2 in te vullen en omgekeerd.

Hoofdstuk 5 -75-

De condities voor een onvoorwaardelijke stabiele tweepoort

kunnen nu vastgesteld worden:

Een tweepoort is onvoorwaardelijk stabiel als er geen

passieve belasting- of bronimpedanties bestaan 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 'P1/ 7 / J / S/J / < I en /52 ? / < I

De stabiliteit cirkels worden meetstal geplot in de ingangs­

en de uitgangsvlakken, waarop de constante winstcirkels

reeds geplot zijn. 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 stabiliteitcirkels binnen de eenheidscirkel

liggen, maar alle impedanties worden zo gekozen dat ze

buiten deze twee gebieden liggen, en het netwerk heeft

positieve in- en uitgangsimpedantie, 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 een voldoende grote positief regel deel

hebben om stabiliteit te waarborgen.

Voor zowel ingangs- als uitgangsvlak kunnen zich 6

verschillende situaties voordoen. Deze zijn aangegeven in

Fig. 37 [34]. Het gearceerde gedeelte is stabiel. Voor de

gevallen A,B,C en D geldt K>l en voor de gevallen E en F

geldt K<l. De situaties A en B zijn onvoorwaardelijk stabiel

en de overige zijn potentieel instabiel.

K is de stabiliteit factor en wordt hierna gedefinieerd.

Hoofdstuk 5 -76-

'f~O .~A B

1~ 'lBc 0

'1~ ~'E F

r: Eenheidscirkel

Fig. 37: Zes mogelijke Iiggingen van de instabiliteit­

cirkel in het uitgangsvlak [34]

De aangepaste tweepoort.

Indien aan de ingang en uitgang d!e

worden, zodat geIdt: 1511' I = 1S22' 1 = 0

vermogensoverdracht. De oplossingen

zien er als voIgt uit:

l' • [ 81 !..'-/"'8-1-:-2--4-I-c1-,-2-' J

r 1 = C121 C1 1

2

impedanties aangebracht

f dan is er maximale

van deze vergelijkingen

l' [ 8 +V 8 2- 41 C 12 I

Jr 2 = C2

2 - 2 2-it : COY'J'1ple)( Jecot?~jc.4jeel(de21 C

2 12

1+/5 12_15 /2_ IAI 2

.8

1 = 82 = 1+ls 12-ls 12-IA,211 22 22 11

C1

l' l'= s11-A' S 22 C2 = 522 -A.s

11

Hoofdstuk 5 -77-

Vanwege de tekenonzekerheid zijn ~r vier oplossingen

gelijkeoplossingen

K =

mogelijk.

Als I~.I. >I,dan is het plusteken van toepasssing voor Bi<O-..-: .. ,a'l~ .)

en minteken voor Bi>O. (,=~~

Als l!c'.I. < I, dan hebben beide"'" "::',1

amplitude. ~.

De condit ie 2.C.. > I kan geschreven worden als K >1 met:. Co 4.&1,2-

2221+1~1 -1 5

11 1 -1 522 '

215121.15211

De conditie waaronder een tweepoort aangepast kan worden met

een positieve reele bron- en belastingsimpedantie is dus

K>l. K noemt men de stabiliteit-factor.

- teken indien B1>0

+ teken indien B1

<0

Als K>l dan geldt:

1~1~.gRi~- ::2.

Is I - SStn, ·I(I<!A/k~l )1rz. rtlRr.Jffin V

, ,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

Hoofdstuk 5 -78-

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. Dexe contouren blijken

cirkels te zijn [37].'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] 2

l. I + M. G,L

Voor de cirkels in het uitgangsvlak geldt i=2.

Om later vergelijkingen te kunnen maken is er een simulatie

verricht bij APT omtrent de gevoeligheid van de maximale

versterking afhankelijk van de nauwkeurigheid van de gemeten

S-parameters.

Het blijkt dat wanneer men de S-parameters kent met een

nauwkeurigheid van 0,1 dB in amplitude en 2 graden in fase

dat voor een typische transistor op 10 GHz de verschillen

weI 1 dB in winst kunnen bedragen.

Het is daarom noodxaak met een zo groat mogelijke

nauwkeurigheid te meten. Hiervoor zal gebruik gemaakt worden

van een speciale msatmethode, die in Bijlage 15 beschreven

zal worden.

Hoofdstuk 5 -79-

2.Irmin-r1/

5.2.5. Ruiseigenschappen [35]

Terwijl de S-parameters de stabiliteit, versterking en de

vermogensaanpassing volledig vastleggen zijn zij niet

voldoende om een ruisende lineaire tweepoort zoals een

transistor te beschrijven. Er zullen dus ruisparameters

gedefinieerd moeten worden. Voor een GaAs-MESFET geldt voor

de ruisfactor F afhankelijk van de ingangs-reflectie­

coefficient r1:

F=Fmin+4No-----------~--------I-~-­

(l-lrminl )0(1-1 r1 )

Hierbij is Fmin de minimale ruisfactor die optreedt bij een

ingangsreflectie-coefficient rmin. Voor de constante N

geldt: N=RnoGmin. Rn is de equivalente ruisweerstand in Ohm.

Gmin is het conduc - tieve deel van de admittantie Ymin

corresponderend met rmin. Rn bepaalt hoe snel de ruisfactor

verandert als men in de buurt van rmin de reflectie­

coefficient r1 verandert.

5.2.6. Ruis-cirkels [36]-----------Omdat het rUisgetal F van de transistor afhankelijk is van

de ingangsimpedantie, kan ook hier gezocht worden naar

constante ruis contouren. Dit blijken eveneens cirkels te

zijn in het r1-vlak. Voor een vaste F (groter dan Fmin)

wordt deze cirkel vastgelegd door zijn middelpunt P en zijn

straal R:

Middelpunt p=

rmin v4i2.Straal R=

~i

+Ni (1-1 rmint )

(F-Fmin)~

Met Ni = ------- (1-1 rmi nl )

4N

Hoofdstuk 5

5.2.7. De ruismaat M [37]

-80-

Een belangrijke parameter voor cascadeschakelingen van

tweepoorten (voor wat betreft ruis) is de ruismaat M.

M wordt als volgt gedefinieerd:

t1 F-I = G(p-/)- I-VG (G-I)

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), die bewijzen dat een

cascade van 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 keten

met zeer veel dezelfde versterkers in cascade geschakeld.

Dit kan van pas komen indien men een indicatie wil hebben

vaor het uiteindelijke ruisgetal van een keten als men

hiervan een element gerealiseerd heeft [10).

Er kan een uitdrukking bepaald worden voor M als functie van

r1 [77].

MII + (rnit1/2.(1 S2,t(l- Jr; I; -(, -{ 522/; -{ r; /I.({ sl/I':./~ ri +21<e (f,C

t1 =S" ~22. - 51'1. 521

*C,=SIt - /j" .5 2 2.

Een constante M-waarde geeft wederom een cirkel in het r1­

vlak.

Hoofdstuk 5 -81-

Als men twee versterkers in cascade schakelt wil men graag

weten hoe ze samen 1ngesteld moeten worden, dat w1l zeggen

welke ingangs-reflectie-coeff1cienten er moeten zijn. Men

wil meestal een 'overall' minimaal ruisgetal hebben. H1ertoe

wordt de minimale waarde van M bepaald: Mmin [77].

-l1b t/t1b'L- 'f1111 Me'l1117i

(l - --";"""~-rJ-M~------ :> 0L A

I( 2.)~ = /'-1- ("'ira/ (~QW1+ Ie.1I1b = II + (Wlitl/2. / 52.11

2

(8 ~Re ((mit1 c: )('f~ kMinl\~)e - (~~ ~~) 'I.)

Ne. = /52,(( W'",- 'f ~: (I -I (..in ())

~ ~ l~'2 = J 5 21 1+ Islll-I~2. 2.

Qm

f $21 I + 15 21/ - I~

v~= I '+ (mini . (Ftn;11 -I )

Hoofdstuk 5 -82-

5.2.8. Gedrag van microstrip [38J-----------~----

Grate reducties van de afmetingen zijn in het verleden

gerealiseerd 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 van GaAs devices'en door het gebruik van

microstrip. Microstrip kan men ontstaan achten uit een

coaxiale lijn door het evolutieschema van Fig. 38 te

bekijken.

@.\'.. I ~I . ,, ,

COAXIAL LINE

\\ i t--------.-i-i--- ----~ , I

\ ; I

9-

I4ICROSTRIP

Fig. 38: De evolutie van microst~ip uit coaxiale lijn [38]

Deze quasi-coaxiale transmlsslelijn is geschikt als basis

voor passleve en actieve circuits, die betrouwbaar zijn en

klein. Daarentegen

moeilljker, omdat er

zljn de ontwerptechnleken veel

meestal geen veranderingen achteraf

aangebracht kunnen warden. Dit leidt heden ten dage tat CAD

vanwege de complexheid van het elektromagnetisch veld van

microstrip.

Om het elektrisch veld in en rand de strip te houden maeten

we een dielektricum toepassen met een hoge dielectrische

constante ~ en weinig verllezen. 99,5 % aluminl um-oxide

keramiek is zo' n geschikt materlaal (E" =10 en tan S=lE-04).

Hoofdstuk 5 -83-

Om lage Ohmse verliezen te verkrijgen wordt de stripgeleider

verguld. In Fig. 39 zijn de verschillende stappen gegeven

van het etsings- en opdamp proces waarmee aluminumoxide

microstrip gemaakt wordt.

Xylene

I ,'Omin.I 15a"t S

Heat...

." ..J

FIX

DRY

CURE

DEVELOP

_... 'tP'

/ R..i.t (UNa_.j)

/ RMist (e_~)/ /

I u.~"::j a

m I- -- -- - -T:-:'_:!:~;,.- ••2~

k 1 ~7.,..-I=-

s.._ote;----- -

I...LIAc_

_k tobleotnoporat ion ptont

HICr strIp

0" '=0

I 250"C

CLEAN

,

RINSE

DEGREASE

VAPOUR-DEPOSIT NiCr

FILM

e

•

.Geoid (obt.5OO4)

1----:,~~RRi~_~o~d !.i~«!••••••••1 l;so; I

_k lobleotVAPOUR-DEPOSIT GOLD noporolion Pl...t

FILM

n

BUILD UP

rFf~U

LLJElectrolytIC goldboth

C«ium-amn"lQr1M'nnitrot.

lodine.pOtClllSiumIodide

J 100 stripperREMOVE RESIST

ETCH DOWN GOLD FILM

o

ETCH OFF UNCOVERED

NiCr FILM

microstrip [38]

Heat...

CI;=~~~;Jl 10 min..I 1O'C S

APPlY PHOTO-RESIST

qQ. Hp+, nr~ductieproces van

EXPOSE TO UV

DRY

Photo-r..i.t,(---I----~-~~~stc...lri'"

Hoofdstuk 5 -84-

5.2.9. De karakteristieke impedantie van microstriplijnen[39].---- --- -- - - - - - - '-' --- ----

Er wordt

grondplaat

Z = 60o -v;-:

r

uitgegaan van een transmissielijn die boven

bevestigd is volgens Fig. 40. Hiervoor geldt:

. 1n [d4h] voor h»d

een

de geometrische

van het substraat

Fig. 40: Een ronde geleider boven een aardvlak

Verliezen in microstrip [39]

De verliezen in microstrip hangen af van

afmetingen, de dielektrische eigenschappen

en de geleiders en van de frequentie.

Voor een niet-magnetisch dielektrisch substraat zijn er drie

typen verliezen, nl:

1) Dielektrische verliezen

, I2) Ohmse skin verliezen in de strip en de grondplaat

3) Stralingsverliezen.

In Fig. 41 staat de karakteristieke impedantie gegeven als

functie van W/H voor twee verschillende dielektrische

constanten.

In Fig. 42 staat de effectieve dielektrische constante

uitgezet als functie van W/H.

Hoofdstuk 5 -85-

lOll

I\.. II II"~al I

W -,I'\. ~ tr

" 11-£ra13"'I\..

1'1' I""\

"- "i'... "-

I ~ r-..I .....

I '"" ~

~ t"....I I"~""

r-o;

0,01

345.7.,.1' 3 4 5 • 7.'llI" 3 4 5 • 7 I'WI

10

3 • 5 6 7 .,Iit WfH

Fig. 41: De karakteristieke impedantie van microstrip [38]

7,1

7,2

7,0

£rall // IEr-'

I V/

/I / Ij

! 1/~

L.-" /./V- I

.....~ / wr----l

V H] £r

./

....-v

---V"

0,0134567.'ICI' 3 4 5 6 7. 910' 34567.lr

10

3 4 S 6 7. '10' WfH

Fig. 42: De effectieve diilectrische constante [38]

Hoofdstuk 5

5.3. Meetmethoden

-86-

De gebruikte meetmethoden om de S-parameters te

en om het ruisgetal van een versterker te

uitvoerig beschreven in Bijlage 15.

5.4. Meetresultaten

5.4.1. Calibraties

verkrijgen

meten zijn

De uiteindelijke meetnauwkeurigheid hangt voornamelijk af

van de nauwkeurigheid en de correctheid van de calibratie.

De 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. Verder doet men er goed aan de apparatuur minstens

een 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 fouten bij reflectie-metingen worden

gemaakt door de niet ideale 'port-match' en de

'directivity'. De fouten die hierdoor optreden zijn

afhankelijk van de gemeten reflectiecoefficient. Dit verbanrl

staat getekend in Fig. 43.

Voor het uitvoeren van een eenpoort-calibratie

beschreven in Bijlage 15 zijn nOdig:

- 'Sliding Load' <50 Ohm)

- Kortsluiting <Short)

- Verschoven kortsluiting <Offset Short)

zoals

Uit de reflectiemeting van deze drie elementen worden drie

fouttermen berekend. De derde term is de frequent ie­

responsie. Deze elementen worden ideaal verondersteld. Het

Hoofdstuk 5 -87-

is tevens nodig te weten hoe lang de verschoven kortsluiting

precies is. De 'sliding load' kan men ideaal veronderstellen

indien men, bij aflezing van de reflectie in de Smith-kaart,

het middelpunt van de cirkel neemt, die ontstaat door het

schuiven met de load.

DIRECTIVITY IN dB

10 20 30RETURN LOSS BEING MEASURED - dB

I I I I I1,92 1.37 1,22 1,10 1,06

SWR BEING MEASURED1,03

40

I1,02

Fig. 43: Foutenlimieten bij reflectiemetingen ten gevolge

van de 'directivity' en de poort aanpassing (50]

Het is noodzakelijk de verliezen in de kortsluitingen klein

te houden. Met de verschoven kortsluiting wordt een open

lijn nagebob~st. De lengte moet daarom gelijk zijn aan 1/4

van de golflengte in het midden van de frequentieband. Dit

is nodig omdat in de berekening van de foutenelementen het

vectoriele verschil van de reflecties van kortsluiting en

verschoven kortsluiting nodig is.

Hoofdstuk 5 -88-

Het referentievlak is gedefinieerd op de overgang teflon­

lucht van een 'APC-7/SMA-male' adapter, zie Fig. 44. In (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 uitgangen 'SMA-

female' pluggen, dus moeten we met een '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 correctie lijkt de tweede verschoven kortsluiting

0,2 dB meer verliezen te hebben dan de ijk-verschoven

kortsluiting ter lengte van 6,65 mm.

Hoofdstuk 5 -89-

In eerste instantie duidt dit op verliezen in de, ,

ijkelementen. Na herhaalde metingen in Eindhoven en metingen

bij Hewlett Packard te Amstelveen bleek dat dit niet de

oorzaak kon zijn. Later bleek de werkelijke oorzaak te

liggen aan het feit dat de lengte van de verschoven

kortsluiting niet exact bekend is. Dit introduceert zodanige

fouten in de correctie dat het O-dB-niveau verschuift als

functie van de plaats in de Smith-kaart. Deze verschuiving

is het grootst voor een open lijn en bijna nul voor een

kortsluiting (diagonaal tegenover elkaar in de Smith-kaart).

Calibratie 2

Met deze wetenschap is een calibratie verricht met een open

lijn in plaats van een verschoven kortsluiting rechtstreeksI I

op de APC-7 connectoren van de netwerk-analysator. Als

meetobject is een kortgesloten stuk luchtlijn genomen. Het

resultaat hiervan is eveneens in Bijlage 11 gegeven:

Calibratie 2.

Nu blijkt de correctie beter te voldoen.

Calibratie 3

Om deze calibratie met een open lijn ook te kunnen

verrichten voor ~MA' moet een gedefinieerde open lijn

beschikbaar zijn. Hiertoe zijn twee adapters gemeten in

"Eindhoven". Er zijn twee adapters uitgezocht die in het

frequentiegebied 8-11,5 GHz binnen 2 graden elektrisch even

lang zijn. Neem nu aan dat beide adapters identiek zijn en

gebruik de 'APC-7/SMA female' adapter om de ijking veor

kortsluiting en open lijn te deen. Vervolgens meet men deI , , ,

directivity met de sliding load op de 'APC-7/SMA male'

adapter.

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 11: Calibratie 3 staan de resultaten van de

gecorrigeerde metingen vermeld.

Gemiddeld maakt men een fout kleiner dan 0,2 dB voor

volledige reflecties. Dit betekent een effectieve 'port­

match' van beter dan 30 dB. Dit geldt eveneens voor de

'directivity'. Om de precieze fouten te weten te 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 dubbel female, ,

overgang in APC 3,5 (Wiltron). Dit stukje heeft een

elektrische lengte van 22,23 mm (gemeten op THE).

Hierna worden de reflectie en de transmissie gemeten. De

laatste meting is het meten van de isolatie tussen de

poor·... __1. Deze was beter dan 60 dB en kan . .}rwaarloosd

worden. Tevens wordt aangenomen dat dit doorverbindingstukje

geen verliezen heeft en de 'port-match' van de transmissie­

poort niet verandert. 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

poort van de test set.

Zorg dat de tweepoort aan de ingang van een 'SMA-male'

Hoofdstuk 5 -91-

connector voorzien is en aan de uitgang een 'female'

uitvoering.

Calibreer volgens de "kortsluiting/open lijn/load" .methode

en de flexibele SMA kabel kan rechtstreeks op de adapter

aangesloten worden voor het vervolg van de calibratie.

Meet nu 511 en 521. Bevestig vervolgens een dubbel 'male­

SMA' overgang aan de reflectiepoort met bekende

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. 45 ,

waarmee ook de calibraties van 5.4.1 gedaan zijn. 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

r) 0CD ~ @ (5) ~rv

R T(j) ~ DUT

Fig. 45: De netwerkanalysator meetopstelling

Hoofdstuk 5 -92-

De S-parameters worden bepaald aan de hand van de

beschreven in Bijlage 15. Om enige vergelijking te

zijn in Eindhoven <THE-ET) ook enkele circuits

versterker gemeten.

methode

hebben

en een

De versterker heeft een elektrisch gelijkspannings-circuit

zoals opgetekend in Fig. 46.

Egs

100

Microstrip r..·..·~

~1n

4V1Eds

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 de twee

belangrijkste gelijkstrooDrparameters bepaald: Idss en Vp.

De vergelijking van de metingen in Eindhoven en Huizen staat

beschreven in Bijlage 11. Het blijkt dat de amplitude

gemiddeld niet meer dan 0,3 dB afwijkt en dat de fase niet

meer dan 5 graden verschilt. Wel valt op dat het amplitude­

verloop dat in Eindhoven gemeten is geleidelijker verloopt

dan dat gemeten te Huizen. Dit duidt op een iets grotere

onnauwkeurigheid van de metingen in Huizen.

Na deze metingen met overigens de slechtste correctie No.1

zijn de S-parameters bepaald van 5 gemonteerde transistoren

in proef-opstellingen. Het betrof de volgende transistoren:

Hoofdstuk 5

1) Avantek I AT-I0650-1

2) Avantek I I AT-10650-1

3) Philips CFX 14

4) NEC NE 67383

5) Philips CFX 13

-93-

De gemeten 8-parameters komen goed overeen met de waarden

gegeven door de fabrikant. Er zijn echter ook enkele

opvallende verschillen:

De 8-parameters van de Avantek transistoren verschillen 80

graden ten opzichte van de typische waarden.

het faseverschil altijd hetzelfde teken.

Hierbij

Het

heeft

teken

correspondeert met een extra 'lengte' 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 8-parameters van de Philips transistoren komen

goed overeen met metingen verricht in Eindhoven door ing.

J.J.M. Kwaspen [78]. De waarden lijken goed op die van de

fabrikant, behalve de 812, 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 de correctie op

lengte iets te groot is. De gemeten 8-parameters liggen te

dicht bij elkaar ten opzichte van de specificaties. Dit kan

veroorzaakt worden doordat de referentie-elementen

elektrisch gezien iets langer zijn, of doordat de

transistor-referentie-vlakken niet precies op de juiste

plaats liggen door het scheef lijmen van de transistor met

goudlijm.

Hoofdstuk 5 -94-

5.4.3. Versterking- en stabiliteitcirkels- --- - -- ------- -------

Uit de gemeten S~parameters kunnen de stabiliteit-cirkels

berekend worden. 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 worden afgeregeld met kleine rechthoekige

stubjes <gezaagd microstrip). Deze stubjes worden met een

pincet of een kraspen, voorzien van een diamantpunt, op hun

plaats gebracht. 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

cirkels getekend. Het blijkt dat alle 5 transistoren

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 <amplitude lineair en fase in graden)

b) DELTA : determinant van S-matrix <lin, graden)

c) K : stabiliteit-factor (K>l stabiel)

d) GMS : S21/S12 <dB)

e) GMAX : Maximale waarde van G <dB)

f) Gammma source : Reflectie coefficient aan gate zijde

g) Gamma load : Reflectie coefficient aan drain zijde

h) Stabiliteit cirkel ingang : straal en middelpunt (I)

i) Stabiliteit cirkel uitgang : straal en middelpunt (0)

Hoofdstuk 5 -95-

vermindering ten

aangenomen is dat

Na het afregelen

cirkelsBij de van constante versterking staat de

opztchte van GMAX vermeld in dB waarbij

de in- of uitgang aangepast is.

van de versterkers zijn opnieuw de S-

parameters van de gehele versterker gemeten. Hieruit is

opnieuw de maximaal haalbare versterking berekend.

Tijdens het meten is transistor No. 5 stuk gegaan. We hebben

hiervan dus niet de maximale versterking kunnen bepalen.

Deze transistor heeft volgens de specificaties het slechtste

rUisgetal (F) van de vijf onderzochte typen.

Transistor-versterker Versterking (dB)

I I I I I I Verschil

1) Avantek I : 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

3) Philips : CFX 14 8,6 8,9 10,5 -1,0

4) NEC : NE 67383 9,7 10,4 10,1 +0,3

Hierbij zijn drie getallen voor de versterking gegeven:

I gemeten S21

II maximaal haalbaar na afregeling

III berekend uit gemeten S-parameters

In de laatste kolom is het verschil aangegeven tussen II en

III. Dit verschil moet nog gecorrigeerd worden met de

verliezen van de microstrip-plaatjes en de twee connectoren.

Hoofdstuk 5 -96-

De demping van twee connectoren op 10 GHz is 0,2 dB. De

demping van een voedingsplaatje is ongeveer 0,2 dB. Totaal

moeten we dan 0,6 dB corrigeren. De verschillen worden dan:

Verschil+O,6 (dB)

1) Avantek I AT-10650-1 -0,7

2) Avantek I I AT-10650-1 +2,2

3) Philips CFX 14 -1,0

4) NEC NE 67383 +0,9

De gemeten en berekende maximale versterking ligt binnen 1

dB behalve voor de tweede versterker, 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:

Fabrikant Gemeten (Huizen)

1) Avantek I AT-10650-1 11,4 12,3

2) Avantek I I AT-10650-1 11,4 9,9

3) Philips CFX 14 11,6 10,5

4) NEC NE 67383 12,0 10,1

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 nauwkeurigheid

waarmee we de S-parameters moeten kennen, am binnen 1 dB de

versterking

versch1llen

verklaren.

te kunnen voorspellen, kunnen we de bestaande

tussen de berekende en gemeten 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 om op

deze frequentie ook de ruismetingen te doen. Het probleem

deed zich echter voor dat er geen versterkers beschikbaar

waren voor deze frequentie. WeI beschikte men over

versterkers voor het frequentiegebied 10,9-11,7 GHz <ECS­

TV-Band). Deze versterkers 'geven' op 10 GHz nog weI

versterking, maar men moet dan weI oppassen om niet in de

verkeerde frequentieband ruis te meten. Hiervoor is de

volgende rUis-meetopstelling gebouwd: Fig. 47. Deze is

afgeleid van Fig. B15.3.

BPF

~ H~w.~~ Detect

OUT Isolator Amp!. Amp!. BPF Isolator Amp!. Isolator

~H~H~H~H~H~H~H~H~H

~oise

iource

P346C AvantekAT-106SQ-1

PhilipsCFX14

NECNE67383

No.3 No.4 fo=10,0 GHzl--d 8=700 MHz

Elcoma 10,9-11,7 GHz

G= 20 dB, F~ 3,5 dB

No.1

tfo=10,0 GHz HP8484A

B=20 MHz HP436A

Fig. 47: De praktische ruisgetal meetopstelling op 10,0 GHz

Op de te meten versterker wordt een ruisbron aangesloten. Na

deze 'versterker onder test' voIgt een isolator. 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 een

isolator en het laatste bandfilter op 10 GHz met een 'kleine'

bandbreedte van 20 MHz.

De totale overdrachtskarakteristiek van de keten staat in

Fig. 48. Hieruit voIgt dat de overdracht niet gelijk aan

nul is buiten de gewenste doorlaatband op 10 GHz. De

overdracht is dan echter meer dan 30 dB lager dan de

doorlaatband op 10 GHz.

Hoofdstuk 5 -98-

In Bijlage 10 "zijn in een figuur voor elke transistor

aangegeven de cirkels van constante ruis 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 • ------------••_----- -- _ -- '1-._••__--------. • •••• 1

I

---------------1~I

15

~~--------------

II

f

2S tAmp' ude (dB) I-~--.-----~- ---------~---------.

---_.----

------------,---------

-~~ f (GHz)

~·a.-..~....·--...----:~~..-------::--.!llt------..=---;;::~-------{~ ~ ~ ~ ~

Fig. 48: De amplitude overdrachtskarakteristiek van de ruisketen

Hoofdstuk 5 -99-

Van 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).

Avantek I Avantek II Philips NEC

AT-10650-1 AT-10650-1 CFX 14 HE 67383

1) F=2,91 F=2,85 F=4,85 F=2,95

G=7,00 G=7,30 G=3,21 G=7,19

2) F=2,65 F=2,98 F=2,97 F=3,87

G=10,5 G=10,4 G=8,60 G=9,70

3) F=2,05 F=2,65 F=2,85 F=2,40

G=9,26 G=9,13 G=7,80 G=9,08

4) 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

1) Max. Gain 2) 50 Ohm 3) Min. ruis 4) Fabrikant

De gegevens van de fabrikant voor de transistoren staan in

Bijlage 8 vermeld. De ruisgetal-metingen zijn inclusief 0,3

dB aan connector- en substraat-verliezen.

Hoofdstuk 5 -100-

De eerste Avantek transistor voldoet duidelijk aan de

specificatie. De tweede Avantek en de Philips transistor

vallen net buiten de specificatie (2,35 tegen 2,10 dB en

2,55 tegen 2,50 dB). De transistor van NEG valt dUidelijk

buiten de specificatie.

F2,26 dB

2,92 dB

3,25 dB

2,65 dB

Avantek I

Avantek II

Philips

NEG

Met deze trappen kunnen versterkers gemaakt worden van

respectievelijk:

;~

Dit is berekend door M(ruismaat)+l te bepalen van een trap.

Omdat de NEG transistor de beste specificaties heeft en

omdat juist hier de verschillen zo groot zijn is deze test­

opstelling nader onderzocht. Hiertoe is het ingangs-circuit

gedemonteerd en is het plaatje op demping onderzocht, zie

Fig. 50. Deze meting is geschied met behulp van de meet­

opstelling van Fig. 49.

f G det- r-I~ Probe"v

~

<D (2) I

DUT Plotter

I I I IDetector

f3~~@ + r- ..... 0 -Probe

I

Fig. 49: Blokschema van de coaxiale scalaire meetopstelling

Hoofdstuk 5 -101-

Fig.

o

20

10

40

30

50

6011,0

~jl(fIFJfl~~O _. • f (6Hz)!lee < Zo."a'~ fum

met- 9'~

reflectieverlies van microstrip voedings-

i jkflllRfje

Nee <Zmdb2 .Ii""me t cg""50: Demping en

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

!l;-~ (dB) !~ inch ~~ ;"ch I 1 ! I!I IJfledieI nO. 36a5~ I 1

I I (dB)I I

- ._- ...~... -- ._.

! ! !,- [] I !

.--+~ I jrfJ II

~..fi#'---- ..,-:-t--__ . 7 I ......~

I -'-'-L~_ ~[ll 1 I -'-:v" I... I'--=--- ...J -+ .....~ I' I... -- ------ ,-' /

I1

" j - ...... - ..... ~" ~ ~.... ~, ...~~ ,I~,~< I

I --~ I I :::~. j .,.., R

~I!'.. ., ,

\ .. _- .. j \ i

fiJI I I ,!~ ...... ~-~ \ f~ "'"'v ~ "'"'- \

\~~!J I I"-

f7ci K~~,I-

fj)!I,

M! I

o

0,4

0,3

0,69,0

0,2

0,5

circuit in testhouder

Het blijkt dat het verdachte substraat iets meer dempt dan

het referentie-substraat, maar dit kan niet de oorzaak zijn

van het verschil in ruisgetal. WeI blijkt dat het lijmen van

de transistor ook demping geeft. (01 os dB)

de

Het

en is

ruis.

gemonteerd

minimale

Hierna is een nieuwe transistor

versterker opnieuw afgeregeld voor

resultaat hiervan was:

F= 2,23 dB en G= 8,96 dB. Dit is een verbetering van 0,17

dB in ruisgetal, maar de transistor voldoet nog steeds niet

aan zijn specificaties.

Hoofdstuk 6 -102-

6. 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 antenne bevindt zich de lage ruis

versterker. Hier tussen kan eventueel een ontvangfilter

geschakeld worden. Dit filter dient dan om instraling van

SHF signalen bui ten de ontvang - band te elimineren. Na

versterking wordt het gemoduleerde signaal toegevoerd aan

een mengtrap via een spiegelfilter. Dit filter dient voor

onderdrukking van ruis door de versterker geproduceerd op de

spiegelfrequentie en voor 'image rejection'.

Er kan directe menging plaatsvinden naar bijvoorbeeld 70

MHz, maar ook via een tweede middenfrequentie. In het eerste

geval spreken we van enkelvoudige menging. In het tweede

geval worden de punten A en B aan elkaar geknoopt en spreken

we van tweevoudige menging.

C> C> A

C> c

Fig. 51: De downconversie van het SHF signaal

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 enkele of dubbele conversie. Achter het

middenfrequent gedeelte bevindt zich de SCPC apparatuur.

Hierin wordt het signaal met behulp van draaggolf­

terugwinning gedemoduleerd. Met behulp van klok-regeneratie

wordt het datasignaal teruggewonnen. In deze apparatuur

wordt tevens de kanaalkeuze verzorgd.

De opzet van een eenvoudig ontvangstation wordt voor een

groot gedeelte bepaald door de keuze tussen enkele of

dubbele conversie. 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 tegenstelling te vermijden wordt nu dubbele

conversie toegepast. Hierbij wordt een tweede MF gekozen

tussen de oorspronkelijke MF2 en de RF in. Deze keuze is

zodanig dat de moeilijkheidsgraad van de filters beter

verdeeld wordt over de frequenties. 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 -104-

Het is duidelijk dat hierdoor de spiegeldemping voor het RF

filter eenvoudiger te bereiken is. Nu bedraagt de spiegel

frequentie afstand immers 2 GHz. In deze opzet kan het

filter geschikt gemaakt worden voor de gehele RF band van

12,50 tot 12,75 GHz. 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. Het nadeel van dit concept met dubbele conversie

is de grotere complexiteit. Men heeft meer circuits nodig

zoals een 1 GHz versterker, filter, een mengtrap en een

tweede oscillator. De toegepaste filters zijn echter

eenvoudiger van opzet. De tweede lokale oscillator kan door

zijn 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 betreft de frequentiestabiliteit. Deze kan

worden opgesplitst in de lange termijn 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 eis voor grondstations voor

datacommunicatie zal altijd zodanig zwaar zijn dat het

gebruik van een kristaloscillator als fr.equentiebepalend

element noodzakelijk is.

De korte termijn stabiliteit eis bepaalt de eis waaraan de

faseruis van de oscillator moet voldoen. Ook de circuits die

nodig zijn om de kristaloscillator- frequentie naar de

gewenste uitgangsfrequentie te brengen moeten in beschouwing

worden genomen, voor wat betreft hun bijdrage tot de

faseruis.

Hoofdstuk 6 -105-

Andere belangrijke overwegingen die bij het ontwerp van de

lokale oscillator betrokken moeten worden zijn de

mogelijkheid tot verstemming en de onderdrukkking van

ongewenste harmonischen.

In [11] wordt besproken wat de beste opzet is voor een

lokale oscillator voor een enkel ontvang - station. De

conclusie die dit rapport geeft is dat voor een eenvoudig

grondstation er naar gestreefd moet worden een 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.

X-talese....CJ..,..

Indoor

PhaseDiscr:

Outdoor

Divider

LPF

vee

~..12GHz

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 bestaande uit samengestelde delers op

dunne film technologie of parametrische delers voor de

hogere frequenties en Ie's voor de lagere frequenties

Hoofdstuk 6 -106-

-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:

In [11] is gegeven dat bij QPSK modulatie en een BER=lE-4

een degradatie optreedt van 0,5 dB bij een fasejitter van 5·

van de oscillator. De bandbreedte waarbinnen deze fasejitter

faseruis van de

gegeven in Fig. 53 [11]

de streefspecificatie van de

treedt dan een marge op

voor

worden

ten

deze

dB10

kanen

van

voorbeeldEenkHz.Hz-16110

Er

is

is

als

optreedt

fasejitter

beschouwd

oscillator.

opzichte

[8U.

van een degradatie van 0,5 dB bij een BER=lE-4

1-N:::c.........u

CD"'0--

IUHZ 101lll% 1kHZ 10kHz lOOlcJtz 11tlz

Carrier Offset Frequency ..Fig. 53: Ret faseruis spectrum van een Elcoma oscillator [11]

Hoofdstuk 6 -107-

Lange termijn stabiliteit:

Voor de lange duur stabiliteit zijn van belang def f

temperatuur-stabiliteit en de oUdering over 7 jaar. Deze

instabiliteitsgrens mag 2E-6 bedragen. Beide instabiliteiten

worden bepaald door het kristal. Voor de temperatuur­

stabiliteit zal een temperatuur gecompenseerde kristal­

oscillator of een ovengeregelde kristal-oscillator nodig

zijn, waarbij deze laatste in het algemeen beter is. Voor de

oudering- is het verschil nagenoeg nul. Hier zal eenmaal per

jaar een bijregeling noodzakelijk zijn. Is deze bijregeling

niet mogelijk, 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 van oscillator en middenfrequentie in de

ontvanger. De lokale oscillator zal gemoduleerd zijn met

spurious van n maal de referentiefrequentie. Uit C11l voIgt

dat bij toepassing van een antenne met een diameter van 1 m

het ingangsvermogen bij de LNA circa -95 dBm bedraagt. Het

oscillator-vermogen bedraagt +5 dBm. Bij een balansmengtrap

met een balancering van 26 dB bedraagt dan het spurious

ingangssignaal -21 dBm. Bij een versterking van de LNA van

19 dB zal dan de spurious onderdrukking in de oscillator bij

een vereiste C/I=20 dB circa ~5-19-21+2~75 dB moeten~, ,

bedragen. In verband met de scheiding tussen indoor en

outdoor' op middenfrequent basis en referentie-frequentie

betekent dit een grote ontkoppeling tussen de

middenfrequentie (70 MHz) en de referentie-frequentie.

Hoofdstuk 6

6.4. De decodeerapparatuur

-108-

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. 54.

S.~"Qtl'''9 o,rs .tt:..do rc

r---"I

Fig. 54: Blokschema van de RS600 SCPC decodeer-apparatuur [67)

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 ontvangen

(14,0 en 12,5 GHz).

- De verwachte gain van het totale systeem bij 12,5 GHz is

52,2 dB. Ten 0pzichte van een eerder ontworpen 'focal

point' systeem heeft geen degradatie van de winst plaats

gevonden (theoretisch).

Het antenne-rendement is minder dan 50%, hetgeen slecht

genoemd mag worden. Dit wordt voor een 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 voor eenvoudige (de-)montage van het golfpijp

circuit en het klein houden van de afmetingen van de

belichter hebben er toe geleid, dat de belichter een

aanzienlijk stuk in de parabool steekt. Dit kan problemen

geven in verband met de windbelasting. Tevens heeft dit

ertoe geleid dat er extra demping tussen de LNA en de

belichter gelntroduceerd is van 0,25 dB door ronde

golfpijp ter lengte van 1,20 m.

- Bij het ontwerp van de belichter is gebleken dat de

groeven in de hals van de hoorn zeer moeilijk aan te

brengen zijn, 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 -110-

De gemeten

goed overeen

behalve voor

Een bestaand rekenprogramma [7] ter berekening van link­

budgetten voor satellietcommunicatie is 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 (versterking­

cirkels etc.) zijn vrij uitgebreid en daarom aIleen

fatsoenlijk op een computer uit te voeren. Dit geldt

trouwens in het algemeen voor ontwerpen van microstrip

circuits.

- Bij het ontwerp van een LNA is de ruismaat M een

belangrijke parameter. Men moet streven naar een

instelling voor minimale M. In praktijk blijkt deze echter

zeer dicht in de buurt van minimale ruis te 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 geeft een fout van 0,1 dB in amplitude en 2

graden 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 zeer grote

nauwkeurigheid vereist. Het is daarom noodzakelijk om de

metingen 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 calibratie-element een amplitudefout in de

gecorrigeerde S-parameters te geven, die afhangt van de

positie in de Smith-kaart:

- De beste resultaten bereikt men met een open/kortsluiting/

load calibratie.

S-parameters van de GaAs transistoren komen

met de door de fabrikant opgegeven waarden,

de transistoren van Avantek, waarbij een

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 corrigeren van

metingen aan eenpoorten (reflectie), zie bijlage 13:

programma 1POORT.

- Er is een programma geschreven voor het corrigeren van

metingen aan tweepoorten (reflectie en transmissie), zie

bijlage 13: programma 2POORT.

Er is een programma geschreven voor de berekening van S­

parameters van een GaAs transistor in een testopstelling

aan de hand van metingen aan enkele 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 programma geschreven om de ruiscirkels te

berekenen uit vier onafhankelijke metingen van 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, de stabiliteitscirkels te berekenen en te

plotten en om de versterkingcirkels te plotten, zie

bijlage 13: programma GNCIRK.

- Er is een programma geschreven ter berekening van de

minimale ruismaat en de bijbehorende ingangs-reflectie­

coefficient uit de S-parameters en de rUis-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

Hoofdstuk 7 -112-

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. Men kan dit vergelijken met een

lokale oscillator voor satelliet televisie, waarbij de

bandbreedte ongeveer 300 maal grater is, en dus oak 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

7.2. Aanbevelingen

-113-

Als aanbevelingen bij het ontwerp van een Cassegrain

antenne-systeem kunnen genoemd worden:

- Bij het ontwerp van de belichter meet men zich niet laten

leiden door de beschikbare opening in de wand van de

hoofdreflector.

- Het aanbrengen van de groeven in de conische hoorn kan

vereenvoudigd worden door de hoorn tevoorzien van een

conische sectie in de hals.

De gerealiseerde zware subreflector kan lichter gemaakt

worden door deze aan de achterzijde uit te 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. Hierna kan een

optimalisering plaatsvinden waarbij men 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 van de tijd-domein optie voor de HP8510

netwerk analysator maakt het mogelijk antenne-metingen

binnen uit de voeren, door de eliminatie van reflecties

met behulp van " I gating" De nauwkeurigheid van deze

methode zal nagegaan kunnen worden.

- Het verdient aanbeveling een vergelijking te maken tussen

de berekende en de gemeten stralingsdiagrammen van de

conische gegroefde hoorn.

Hoofdstuk 7 -114-

Bij het ontwikkelen van een lage-ruis-versterker voor de Ku­

band kan het volgende aanbevolen worden:

- Het meet- en afregel-proces zal zoveel mogelijk

geautomatiseerd moeten worden. Voor de metingen aan GaAs

transistoren 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 zal het best uitgerust kunnen worden met

twee in sexe verschillende connectoren aan de in-

de

van

uitgang. Dit vergemakkelijkt

en de bepaling van het ruisgetal

respectievelijk de

calibratie-procedure

een versterkertrap.

- De berekening van de ruismaat kan men het nauwkeurigst

doen aan de hand van uitsluitend reflectie-coefficienten.

Daar de ruisfactor voor een GaAs transistor vaak

uitgedrukt is in admittanties ligt het voor de hand deze

mee te nemen in de uitdrukking voor de ruismaat. De

omrekening van reflectie-coefficienten naar admittanties

introduceert hier evenwel een rekenonnauwkeurigheid. Deze

kan geelimineerd worden door een uitdrukking voor de

minimale ruismaat te gebruiken waarin uitsluitend

reflectie-coefficienten voorkomen, zoals gegeven in (77] .

. .. -. .... "-' .-- -. --f-- --._. -'-- - - ---- - -.-----. - ..--- - --Ip'n Switches/' I - --......., II I

C><@ - r-- I [>I

[> ~ Q-~_ Progr. f-~~ r+ .... l- I-I,,fo Stub-Tuner 01 : II

Noise t - --- l OUT J ! ~~ :l>

Source 1 1 Meter

S- Par:

Test-Set

T

Progr. Network Personal Printer-Synthesizer Analyzer Computer Plotter

~~ {r- {r 0'nterface - Bus

Fig. 55: Blokschema van een automatische gecombineerde

S-parameter/Ruis meetopstelling

Literatuurlijst -115-

(1) Telescope

PTT lanceert Multisat: de countdown is begonnen

Derde jaargang, No. 4 Dec 1984 pp. 10-12

[2] Telescope

Vergaderen in de ruimte

Vierde jaargang, No. 1 Apr 1985 p. 11

(3) Essers, P.

Achtergronden en ontwikkelingen van Satelliet

Communicatie systemen voor zakelijke toepassingen

Tijdschrift van het NERG, Deel 48, No.4, 1983

pp. 143-149

(4) Gerritse, E.

Systeemaspecten van een digitale communicatieverbinding

via de Orbital Test Satelliet <OTS)

Afstudeerverslag THE <EC)

December 1983

(5) Eutelsat Telecom I Multiservice System Specification

Interim Eutelsat ECS Council

Twenty Third Meeting 20-24 September 1982

(6) Intelsat Earth Station Standards <lESS)

Document IESS-309

QPSK/FDMA Performance Characteristics for Intelsat

Business Services <IBS). Issue Date 1 July 1985

(7) Deguelle, V.H.G.

Transmissie experimenten via de OTS satelliet tussen de

T.H. Eindhoven en P.T. I. Huizen

Afstudeerverslag T.H.E. <EC)

Februari 1985

Literatuurlijst -116-

[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" <Receive Only) grondstations op

12 GHz voor zakelijk gebruik

NIVR Ruimte Technologie Programma <NRT) No. 7075

AT&T en Philips Telecommunicatie Bedrijven B.V.

VOT. JNL210-R-4500-0900 IN/MT, 27 februari 1985

[12] Apollo: Experiment voor documentleverantie via

satellietverbindingen

10 december 1984 APOL-4: 84N0223

(13J Apollo: Programme Description

An ECS/SMS Satellite Data Transmission System

ESA November 1984 / May 1985

Liter~tuurlijst -117-

[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 documenten 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

Literatuurlijst -118-

[21] Hoof, H.A.J.M. van

Berekeningen aan Cassegrain-antennes

Afstudeerverslag THE December 1969

Groep Radiosystemen <Prof. 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

Literatuurlijst -120-

[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

Literatuurlijst -121-

[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

Literatuurlijst -122-

[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 HESFETo

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

Literatuurlijst -123-

[54] Ohm, Gerard en Alberty, Michaeld _

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 -124-

C60] Arnbak, J.C. ,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

Literatuurlijst -125-

[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. 16-17

[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

Liter~tuurlijst -126-

[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. 11, November 1985, pp. 1254-1257

[78] Kwaspen, 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 -128-

1. Omschrijving van de afstudeeropdracht

TECHNISCHE HOGESCHOOL TE EINDHOVEN-129-

GEADRESSE ERDE LETTER EN NUMMER

De heer M.M.W. Ballemans JA!EW!850125 2.19.X

Afstudeeropdracht voor de heer Ballemans

DATUIIl

25-1-1985BLAD

1

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 bedoel­

de data-diensten met als uitgangspunt te stellen kwaliteits­

eisen. Een mogelijk experiment aangeduid als "Doc-Data" eXPeri­

ment dient ter vergelijking ook in de berekening te worden mee­

genomen.

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 ~assende down-convertor dient aandacht te

worden geschonken.

TECHNISCHE HOGESCHOOL TE EINDHOVEN-130-

GEADRESSEERDE

De heer M.M.W. Ballemans

LETTER EN NUMMER

JA/EW/850125 2.19.X

OATUM

25.1.1985

8LAD

2

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

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 te

handelen tussen landen die lid zijn van de CEPT en om de

distributie van televisieprogramma's te verzorgen tussen

landen die lid zijn van de EBU.

Deze twee diensten worden 'primary service' genoemd. Het

telefoonverkeer is digitaal met gebruik van 'Digital Speech

Interpolation' . 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 het ECS systeem, met

uitzondering van de ECS-F1 een zogenaamde 'specialised

multiservice' (SMB) , ook wel 'business service' genoemd. De

transmissie 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.

System organisation

STA1'IQfoIS~:.

~"

Fig. B2.1: De organisatie van het ECS systeem [62]

Bijlage 2 -132-

De ECS maakt

, up link'

I down link'

gebruik van de volgende frequentiebanden:

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')

De transponders zijn geschikt om signalen met orthogonale

polarisaties te verwerken ('frequency reuse'). Het

blokschema van de ECS transponders is te zien in Fig. B2.2.

In Fig. B2.3 staan de frequenties van de up'en down link'

gegeven.

\~.I

SSJI:

.---,....""'''---1, II>r--.J---'""'----I

Repealer suOsySlem OIOCI< dIagram

Fig. B2.2: Blokschema van de ECS transponders

(m.u.v. ECS-F1) [62]

Bijlage 2 -133-

In de Figuren B2.4 en B2.5 is het bestralingsgebied

van de 'primary service' en de 'multiservice'.

gegeven

FREOUENCY,GHll

UF LINK

CHANNEL NUMBER

CHANNEL NUMBER

POLARlSATiON X

POLARISATiON Y

"REOuENGY

';;--:,~ ;:.~s;. ':'!I'~!\i x..... -l;.~ ..~~EL .....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 -134-

In verband met 'tracking' en 'telemetrie' zendt de ECS een

bakensignaal uit, dat horizontaal gepolariseerd is, 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 zal door sturing binnen 0,1 graad nauwkeurig

gehouden worden. Momenteel bevinden zich twee ECS

satellieten in een baan om de aarde. De ECS-Fl bevindt zich

op 13 graden oosterlengte en verzorgt voornamelijk tele­

visie-uitzendingen en dient als reservesatelliet voor de

ECS-F2. Deze laatste bevindt zich op 7 graden oosterlengte

en verzorgt voornamelijk telefoonverkeer en multiservice

diensten.

De satellieten worden gelanceerd vanuit Kourou, Frans

Guyana. De lanceringen worden verzorgd door de Europese

Ariane raket, een stevige concurrent van de Amerikaanse

Space Shuttle. De lancering -van d~ derde ECS satelliet op 12

september 1985 is mislukt [80],

De signalen van de 'primary service' uitgezonden op de ene

polarisatie zullen ontvangen worden op de andere

Corthogonale) polarisatie. De X-polarisatie maakt een hoek

van 3,5 graad ten opzichte van het equatoriale vlak. De Y­

polarisatie staat loodrecht op de X-polarisatie. De

assendefinitie is aangegeven in Fig. B2.6.

Bijlage 2 -135-

", .....~

EURQBEAMECS co_age zones

p"mary serv<Ce5 coverage- Trun" reteCommumCaftOnS tnrough

3 Spot !>earns- Teiev.sron mrough Eurooeam':-~~;::;;:::::::=F=1=~~;::::ii;::::--

~~i;ro. __

Fig. B2.5: Bestralingsgebieden van de 'primary service' [62]

De satelliet kan 9 van de 12 (of 14) transponders tegelijk

in bedrijf stellen (de ECS-F1 gedurende eclipse slechts 5).

Fig. B2.6: De assendefinitie van de ECS [62]

Bijlage 2 -136-

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. Om dit

te vermijden wordt de TWT niet volledig uitgestuurd. Het

Fig. B2.7: Verband tussen de IBO en de OBO [62]

Bijlage 2 -137-

aantal dB's dat men onder dit maximum blijft noemt men de

Input Back Off <IBO). Hierdoor zendt de satelliet ook niet

zijn maximale vermogen uit. Het aantal dB's dat dit minder

is noemt men de Output Back Off <aBO). Het verband tussen

deze twee grootheden staat uitgezet in Fig. B2.7 die geldig

is voor de 'primary service'. Bij het berekenen van de

linkbudgetten in Hoofdstuk 3 is ervan uit gegegaan dat deze

grafiek ook geldt voor de 'multi service' transponders.

Een 8MB transponder is opgedeeld in stukjes van 22,5 kHz,

zie Fig. B2.8.

Eutelsat heeft twee standaarden gedefinieerd voor 8MB

grondstations. 8tandaard 1 met een G/T=30 dB/K en een

antenne van ongeveer 6m. 8tandaard 2 met een G/T=27 dB/K en

een antenne van ongeveer 3,5m.

l

~!.!..!.!!. !!!2~"'" r .!!!!! I

elle_e' ,.. lise I

r" r"'I 'I t, ~I \ I I

"

I I I II I I I

, I I I ,I I I,

, I '. I, I It ', I 'I I I

II

.1 UUII_

C"'~!!...!2!!..!!!!!!.!!

Ch.....' .a~ (Ise I

\___________J8_~! _ I HH.I!..- ._

UP 14.041661 OHa

IlOWN 12.541661 011'

Fig. B2.8: 8CPC transponder kanaal indeling [63J

Bijlage 2 -138-

De Nederlandse PTT heeft op deze ontwikkelingen ingehaakt

door het plaatsen van een nieuw grondstation in Rotterdam.

Het station staat gericht op de ECS-F2 van Eutelsat. Het

grondstation staat boven op een ~elefoondistrictscentrale,

zie Fig. B2.9. Fig. B2.10 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-

..

.-J C •.;.1 :,

.~.A.. : :

----

":4.....

.:~

-:.-:~...... ~., L ..~. ~

. i'.,I!

p-t: I.. ~

Iii:' .... I..

...

..-

Fig. B2.10: Overzicht van de RF apparatuur [67J

-140-

3. Eeschrijving van Intelsat's IES systeem [6]

Ret Intelsat Business Services systeem is bedeeld veer

digitale cemmunicatie met gebruik van QPSK/FDMA technieken.

Ret systeem maakt enderscheid in twee categorieen van

operatie: een open en een gesloten netwerk. De antenne en de

RF eigenschappen van beide systemen zijn echter gelijk.

A) Het gesloten netwerk is bedoeld om de gebruiker de

vrijheid te laten om het digitale systeem naar zijn

behoefte te kiezen. De enige eisen die gesteld worden aan

de gebruiker zijn diegene, die betrekking hebben op de

interferentie met andere gebruikers.

E) Een open netwerk vraagt een zekere graad van gelijkheid

van de terminal eigenschappen, gedefinieerd vanuit het

standpunt dat meerdere gebruikers gemakkelijk met elkaar

moeten kunnen communiceren.

De maximum EIRP en FEe zijn zo gekozen dat de nominale BER

gelijk of beter is dan lE-08 onder 'clear sky' condities.

Bij 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 bakens zijn beschikbaar van de

Intelsat V, VA en VI satellieten in de 11 GHz band. De

Intelsat VB beschikt over twee bakens zowel in de 11 als

in de 12 GHz band. 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' produkten in enig 4 kHz bandje dat zicb

bevindt in de frequentieband gereserveerd voor 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 meer

dan 26 dB onder de EIRP liggen (in de band) in elk 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 van de configuratie kunnen 0-2 referentie

piloten door Intelsat verstrekt worden. Deze kunnen

gebruikt. worden voor AFC. Grondstations die een pi loot

nodig hebben om te opereren moeten bet gebruik van 140

MHz als IF frequentie overwegen.De frequent ie­

stabiliteit en nauwkeurigbeid van de referentiepiloot zal

niet meel" dan 250 Hz afwij ken.

iBij lage 3 -142-

Het Frequentieplan

IBS draaggolven k~nnen transponders delen met andere

draaggolf types zoals FDM/FM. Grondstat1ons voor IBS

moeten zodanig ontworpen worden dat z1j kunnen opereren

met naburige draaggolven. Stations u1tgerust met

synthesizers moeten de mogelijkhe1d hebben om de LO­

frequentie te verstemmen in stappen van 22,5 kHz voor

informatiesnelheden tot en met 2048 k~ en in stappen

van 125 kHz voor informatiesnelheden groter dan 2048 k~.

Terminal Eigenschappen

de

IBSvoor

Versleuteling toegestaan zolang

van de draaggolf niet aangetast worden.

De nominale functionele eigenschappen

eindapparatuur zijn hieronder weergegeven:

Modulatie: Coherente QPSK

FEG-Rate bij voorkeur 1/2 of 3/4 (afwijkingen toegestaan)

Scrambling

Encryption:

eigenschappen

Test Eigenschappen

Er moeten voorzieningen zijn om de C/N te meten door

middel van een filter met bekende bandbreedte of door

middel van een spectrum analyser. De mogelijkheid moet

ook bestaan om de BER te meten, of een indicatie te

krijgen omtrent de werking door middel van het zichtbaar

maken van het oogpatroon op een oscilloscoop.

B) Open Netwerk Eigenschappen

Deze paragraaf beschrijft de toe te voegen eisen voor

deelname aan een open netwerk. We leggen de algemene

terminal eigenschappen vast die garanderen dat d

verschillende 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.IIIIIII

..­..........

--­r--_.....'--.......,

.........._.

...-., .....,-. ..... _.., ~ -----.........._ -

..........., _ ...-I1-e.-- I."'",.. ... l.e.~ _._ t ..._

I ••~- .

•e ....... ~e--fI,""""__~...-...n........UII5o..............-....._.,.

--• ., "l -...___..,'_ __..... " " can -.1.··_...... .

I ...'- .-. ~............•,••_ ~---.~ ~n.

c..M." 1C1

-­I

- - - - - - --::'E."."'-

-..._..-u._...•.,.~c.-........-.......,..........-.---........-

"..

".."..

............

... ,

H"!'!.,:O,,..........IL....:.lI=:::..._-- - - - - - - --i~:;':;;;~.;--

~:'~_-:.•.....:..=-=:..:.•.!!-=-!l''- _

H::"::.:::.f-'......."'-=-""·"'..=-"'·'--- - - - - - - --..i"":,.,.....-

I:--..~!=i...l....'-..._L-_-- - - - - - - _-=:':::.;].-;;-'_I::::.

I-=..,- -1- --..

I~''I, -:-

cI ... 1M .........-...-.."...- ...."..... --•.

FtQUU 1c..- ..FUNC'I1OfW. BLOCK DtAORAM- TRANSM1T SlDE I

-­I

..,......... -..:---"-i~..:.':: :~=1.....:::: ~:....... ,M • ...,.. .P..... =~ _._ I

......-....-..__a

,

-_ ._....

----au

.:~.-:=~ --<:r~-4

__.-..u ..~-.,......,.,_"'..;;.--tI

~=-dl--....:;: ....-i ­7---... --~~r-""::;:"-t-P' -0:. :::-_=-.=' I

,

Ii frI !. ~. .a••

I' !I .,

Fig. B3.1: Functioneel overzicht van een IBS zendstation [6]

RF Transmissie Eigenschappen

De volgende informatiesnelheden worden ondersteund doorhet IBS

1920 en

Open

2048

Netwerk:

kb/s.

64, 128, 256, 384, 512, 768, 1544,

Bijlage 3 -144-

f II---( .1- ... ! il

& I-" .• ii

~--.,-

::............., .........-._..._...-

I=I-"',"",'---[}---'

1_•1'-

..._.

­....

1-_ .1

:= § ~~~~~..~ _ ...,. _ .I

--',!-!,!LL--I=..... 1....

==II

III

.-.-_.• .,.,_c............--~..........-.........-

.......-..____to ........-------'...-__ _u.....-- lIUCI......--...-..

-1-..-1

-.---

--;"!~.lif-- - - - - - - - - -

-~l:'I!l:ep.:~:--- - - 4I'~._ - - - -.-0.....

,--II,!,=!I!!II-II-,,- - - - - - - - - -

--- -

~_·_-~-~...~I-----------

~-----~s=..~-----------

'''._---• ~.__~ nIII.__...-..-.--........-...........--..---...,.......-.........~----_._-..............---......-.....--.... _ -. ----_.........---- __ ..-.-....-.......__ - ....••C>~ _ ..

I ..--·-- ~----

---

j ••_' ,- -_'1.-- -. ;::_=-=:=..::.-l..:...~-_------';--------___..,,/ ,/-'.._ I

, 'I I, ,,.. _::-. ... _. . ., _ ..'p-,--; - 'lit' .....,.--.

.... r---'L.I'- )f~':~~:.:~I..- y ....

--~ ....... ~"._I'"

~....-

/

---

-

IAGURe 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 dat het gebruik van een aparte

referentie - piloot niet noodzakelijk is. Onder deze

omstandigheden zal de frequentie van zendend en

ontvangend grondstation om de paar maanden bijgeregeld

moeten worden. De RF frequentie tolerantie voor alle

draagggolven uitgezonden door grondstations is 3,5 kHz.

Het uitgezonden RF spectrum mag niet geInverteerd worden

in vergelijking met het uitgangsspectrum van de

modulator.

Bijlage 3

Faseruis

-145-

,,,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 <50­

60 Hz) mag niet boven de -30 dB komen ten opzichte van

het niveau van de draaggolf. De SSB som van aIle indivi­

duele 'spurious' componenten mag niet boven de -36 dB ten

0pzichte van de hoofddraaggolf komen.

2) De SSB faseruis geintegreerd van 10 Hz tot 0,3R Hz, ,vanaf de kale draaggolf mag niet meer bedragen dan 2

graden r.m.s. Hierbij is·R de transmissie-snelheid.

COORDINATES 0' POINTS

·31I'OIIIT DENSITY FREo.

hl8clHIl IHII

4~ A .eo loaz

! 8 ·911 lOOK~

·sa..jIIIQIII .....c;ZIII..cf ·10QzC•IIIQ.. ••III.....z;;;

•••

10 1011 IIC IIIK 10lIK 1M

'RIGUEIICY FROII CEIlTER (Hit

Fig. B3.3: Faseruis eisen [6]

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 zal gebruik maken van coherente QPSK

modulatie met rate - 1/2 FEC. De FEC zal een convolutie

codering zijn en een Viterbi decodering (maximale

waarschijnlijkheid). De datasnelheid aan de ingang van de

FEC coder (na 1/15 overhead) zal varieren van 68 tot 2185

kbit /sec. 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 de

modulator twee parallelle datastromen accepteert van 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. De amplitude nauwkeurigheid moet binnen 0,2 dB

liggen.

Bijlage 3

Modulator Spectrum Uitgang

-147-

Het uitgezonden IF spectrum in het frequentiegebied +/-

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 is een NRZ random reeks met

p(O)=p(l)=1/2.

b) Het filter heeft een amplitude 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

over het frequentiegebied

centrale frequentie.

van een lineair fasegedrag

+/- O,25R Hz buiten de

COORDlum OF POINTS

POINT AMl'.ldl NORM. FREO. (Hz)A +0.25 0.0

+10 8 • IUS 0.0C +0.25 0.051'

G I D ·8.25 11.051'E' E ~.75 0.101'

F ~.25 0.101'0 G +2.4 0.2111'

H +l.3 0.201'8 D I +U5 0.2251'

J +1.2 0.251'II: +0.7 0.251'

! -10 L ·3.0 Q.30RM .s.o 0.30R... N ·16.0 USR.,. 0 ·27.0 0.531'z:: R' TRANSMISSION RATE IN SITS PER... -20 SECONDc...

co~

t:~... 02-e -30

0.11' UR

1l0RMAUZED FREQUENCY FROM CENTER (Hz)

Fig. B3.4: Modulator-filter amplitudeoverdracht [6J

Bijlage 3 -148-

5R

-+O.281R

l-

I I I0.125R 0.25R 0.31

NORMALIZED FREQUENCY FROM CENTER lHz!

I--o.281R

.-

I-

+1.5111

~III..z oO.Z5IRQ

IIIIIIC>-4(-'III auQ..~QC

'"QIII

-G.25IRN::;4(•'"'Q..

-4.5IR

R• TRANSMISSION RATE IN IITS PER SECOND

Fig. B3.5: Modulator en demodulator groepslooptijd eisen [6J

Over bet frequentiegebied +/- O,35R Hz random de centrale

frequentie worden bovenstaande eisen b) en c) gerealiseerd

door een cascade van een groepslooptijd gecompenseerd 6 pool

Butterworth filter met sinc-1 compensatie.

De Demodulator

Een coherente QPSK modulator zal gebruikt worden. Dit

betekent dat er klokterugwinning moet plaatsvinden. Het

filter voor de demodulator wordt 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 convolutie codering met Viterbi decodering zal

gebruikt worden voor aIle signalen in het Open Netwerk IBS

systeem. De rate 1/2 convolutie encoder zal opgebouwd worden

volgens Fig. B3.7. De encoder bestaat uit een binaire

differentiele encoder gevolgd door een 7 elements

scbuifregister, waarvan enkele cellen modulo-2 opgeteld

B1jlage 3 -149-

worden om het gecodeerde s1gnaal te vormen. Dit betekent dat

de code een geheugen heeft van 6, tezamen met de inkomende

datastroom vormt dit een stringlengte van 7. Omdat de code

transparant is voor 180 graden fasedraaiingen is 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 overgangen

en indien nodig, code synchronisatie zal worden aangebracht.

Binaire differentiele decodering van de seriele uitgangsdata

stroom zal worden toegepast. Een indicatie voor de mate van

foutencorrectie zal aangeven hoe de kwaliteit van het

signaal is.

COORDINATES OF 'OIIITS

+10

o

11.311

'OINT All', (0lil1 1I0RII. FRElL IHu

A + Il.2S lUI• ·1.25 110C + 0:25 1l15Ro . 0:25 1l15RE 110 0.2ORF • 11.5 0.2ORG • 2.5 1l.25RH • 1.5 Il.2SRI . U 0;30RJ ·111.5 0.30R" ·35.0 Il50RL ·40.0 1I.55R

R· TRANSIlISSION RATE III BITS'ERSECOIlO

L

NORMALIZED FREQUENCY FROII CENTER (HII

Fig. B3.6: Demodulator-filter amplitudeoverdracht [6J

Bijlage 3 -150-

(a) Rate 1/2 FEe

Olllllllllit"-a

(b) Rate 3/4 FEe

U_Iitl1:131L_Iirln1l

I: T--..o: IleII1llII

Fig. B3.7: Aanbevolen convolutie-codering (6]

BER Eigenschappen

In een IF 'back to back' mode met scrambling en FEC moet

gelden:

BER <= Eb/No (dB)

1E-04 4,7

1E-06 6,1

1E-08 7,2

vermogen. De

betrekking op

datasnelheid is

Eb/No heeft het gemoduleerde

gelijk aan de

draaggolf

informatie-

snelheid plus overhead.

Energie Dispersie

Om de maximale vermogensfluxdichtheid op het aardoppervlak

te reduceren volgens CCIR aanbeveling 358-3 en tevens om de

'off-axis EIRP'-dichtheid te verminderen zal scrambling

Bijlage 3 -151-

worden toegepast. Om dit te bewerkstelligen zal een

synchrone data scrambler opgebouwd volgens Fig. B3.8 worden

opgenomen. Het polynoom van de scrambling is gelijk aan

1+X(14)+X(15). Aan het begin van de sequence wordt in het

schuifregister het volgende geladen: 001001001001001.

Versleuteling

Het gebruik van versleuteling is optioneel. De versleutel­

methode en het algoritme is een onderwerp van wederzijdse

overeenstemming. In Fig. B3.9 is het blokschema gegeven van

een vorm van versleuteling: de 'additieve stroom Cipher

methode' .

S",""fGISTlI

SCRAMIUDI

CUAN------------J'"V DUCRAMBUD OATAICRAMILIDOATA

SYMBOL NNCT10NLOGICTAeU

A • C

:~CEXCWSIV£

OR

AND

o 0o 11 01 1

o 0o 11 01 1

o11o

ooo1

Fig. B3.8: Blokschema van scrambler-descrambler [6l

Bijlage 3 -152-

..--sa £

iL" -._- i._._._._._--.J

.........--___ 1lID"M

L._=~=._.-J

;1

1

,--'-'-'-', f

ral ....... - -.. .. ....

!::I _Gla'P MGlatt.aoe -:IIi· I!l ••;1:

iil!1& SIUCIID ....... ....- ._- II' ... "'iJ -- ....,...- ....

_uye

I~

........ ........_flO ...n8

~ EARTH ST"'1OlI EHCIl\'PTIlt REClIVI £All'" STATlQlI DlCIWPTlR

Fig. B3.9: Voorbeeld van versleuteling (Cipher methode) [6]

Interfaces voor de gebruiker (klant)

De kl~nten interfaces 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, 56, n maal 64 kbit /sec en

seriele 1544 en 2048 kbit /sec. 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.

kbit /sec-kanalen.

Deze interface kan

De

gedemultiplexed worden naar

maximale informatie-snelheid

64

zal

resp. 1536 en 1920 kbit /sec bedragen.

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

<O<E<90·) en een azimuth A <O<A<360·), gemeten vanuit N met

de wijzers van de klok mee. Het punt 5' <Is,bs) noemt men

het sub-sateIIiet punt. De Iengtegraad van een punt

definieren we negatief ais het punt ten oosten Iigt van

Greenwich <GB). De breedtegraad nemen we positief ais een

punt ten noorden Iigt van het equatorviak.

II

t zI

I

III

)/1

Figuur Bl.l Een satelliet en de aarde

f

k'Ro

.... .....

Bijlage 4 -154-

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--...........~~--~ C0..-"b2:::a 2+c 2_2ap

p2:::(KRo)2+Ro 2-2KRoRocosd

p2:::K 2Ro 2 +Ro 2 -2KRo 2 cosd

p2:::Ro 2(K 2+1-2Kcosd)

KRo p KRosin(E+90) ::: sind ::: cosE

vnlgens de cosinusregel

Yolgens de sinusregel

1-cos 2 d =

1-sin2E = K2Ro 2(1_cos 2d)Ro 2 (K 2 +1-2Kcosd)

::: R02(K2+1-2Kcosd)-K2Ro2(1-cOS2d)Ro 2 (K 2 +1-2Kcosd)

(Kcosd-1)2K2 +1-2Kcosd

E . {Kcosd-1 .1::: arCSln (K 2 +1-2Kcosd}2}

getekend. In

cosinusregel van

Bijlage 4

In Fig. B4.'3

-155-

staat de scheefhoekige boldriehoek ~,S,y

deze driehoek geldt volgens de eerste

een scheefhoekige boldriehoek:

cosa = cosb_cosc + sinb·sinc.cos ~

Deze driehoek komt overeen met de driehoek A, u, ~ ui t Fig.

B4. 'I .

a..

Figuren R~.3 en Bq.4 : Scheefhoekige boldriehoeken

Er geldt dus overeenkomstig:, , ~ 0

cosd = cos(90-bj).cos(90-bs) + sin(90-bj).sin(90-bs).cos A

Oftewel cosu = sinbjosinbs + cosbj.cosbs·cOSA

De sinusregel luidt: siny.sina = sin~osinc en dus

sin (l = cosbsosinA/sind met A = Ij-ls

oDus geldt voor de azimuth A=180-arcsin«cosbseslnA)/sind)

De geografische positie van de satellietkeet is:

Ij = 5 Q 29'54" O.L.

bj = 51 Q 26'55" N.Br.

De positie .van de ECS-l satelliet is:

Is = lr O.L.

bs = OQ N.Br. (geostationair)

Bij1age 4 -156-

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 4 D.L.

Toekomstige ECS-F3: ls=10' D.L.

Voor a11e drie de sate11ieten ge1dt: bs= 0 •

zijn immers geostationaire ruimtevaartuigen

sne1heid hebben a1s de aarde.

N.Br. want het

die deze1£de

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

ECS-F2

ECS-F3

29,75

30,16

30,02

170,22

177,76

173,98

38628

38591

38604

Deze gegevens zijn verwerkt in de berekening van de

1inkbudgetten in Hoo£dstuk 3.

Bijlage 5 -157-

5. Documentatie van de Andrew 4,5 m paraboolantenne (18,19]

-158-

4.5-METRE TRANSMIT AND RECEIVE EARTH STATION ANTENNA

CHARACTERISTICS OF TYPE ESA5-46A

TYPE ESAS-46A

The Andrew ESA5-46A 4.5-metre earth statio,antenna operates in the 4/6 GHz receive anctransmit 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 Alaskcand Canada as well as on oil drilling rigs in the Gul'of Mexico. It is also being used for rooftop, ancparking lot sites in urban areas.

The ESA5-46A antenna consists of reflector, feetsystem, 4/6 GHz orthocoupler, and ground mountThe azimuth-over·elevation mount is suitable fOIworld-wide locations. Continuous fine adjustmen1is 20° in azimuth and elevation. A variety 01options including motor drives, and anti-icin~

heaters is available for use with the basic antenna,See pages 16 and 17. A circularly-polarized versioris available.

The antenna can be supplied with a 4-piecEreflector to reduce shipping volume or facilitatEtransport to remote sites and rooftops. Contac1your Andrew sales engineer for details.

Operating Frequency. GHzPolarizationGain. dBi ±O.2 dB (at 4 GHz and 6.175 GHz)

Environmental Condition A·Environmental Condition B·Environmental Condition C·

Noise Temperature, kelvinsat 10° elevationat 30° elevation

VSWR, maximumHalf·Power Beamwidth, degraM-15 dS Seamwidth. degreesAverage-Power Rating, kW 'Pattern Envelope (PE) numberCombining Network Input FI8I1ge

(Dual·Sand Orthogonal)Environmental Conditions affect the gain of allearth station antennas. Andrew eanh stationantennas meet the gains specified for the followingenvironmental 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. Staticload of 1/4 in. (6 mm) radial ice or 4 in. (100 mmlsnow on non-radiating surfaces of the antenna.

Condition C - Wind to 87 mph (140 km/hl. Staticload of 1/2 in. 112 mm) radial ice. or 6 in. 1150mm) snow. on non-radiating surfaces of theantenna.

Wind Survival. Eanh station antennas will survive.without damage. winds to 125 mph (200 km/hlwithout ice. or 87 mph {140 km/hl with 2 in. (50mml of radial ice.

----ANCRe\N

4 GHz Receive Band

3.7 -4.2Unear

43.743.542.5

32201.301.202.40

3375

CPR229G

6 GHz Transmit Band

5.925 - 6.425Linear

46.846.445.2

1.300.922002.0

33ncPR 137G

-159-

TYPE ESAS-46 4.5 METRE EARTH STATION ANTENNA

SECTIONINTRODUCTION AND DESCR IPTION

The Type ESA5-46 4.5 Metre Earth Stationnenna is designed for synchronous satellite operationthe 4/6 GHz frequency bands. It consists of a mainflector, subreflector, feed horn with orthocouplerd mount. An optional Type 39530 (nstallationd Pointing Kit provides manual mount assembly,tenna erection and positioning.

The main reflector is a 15 ft. (4.5 m) diameter:,m aluminum parabola that is segmented andipped in two or four sections (optional). It has'sion box edges and a space-frame backup structure.

The subreflector is a 25 in. (635 mm) diameter~cially shaped aluminum precision spinning. It islployed to minimize aperture blockage and provide'Y nearly uniform amplitude distribution on thelin reflector.

The feed is a dual frequency circular horn thaterates in a receive frequency band of 3.7-4.2 GHz

and a transmit band of 5.925-6.425 GHz. Itcombines with an orthocoupler which has t ...,orectangular flange inputs in a common plane for theWR229 (receive) and WR 137 (transmit) rectangularwaveguide connections. The orthocoupler changesthe polarization of the transmit signal to produceorthogonal polarization operation. The feed hasprovisions 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 overallelevation look angles from 0 to 90 degrees andmaximum sky coverage in azimuth. Overall azimuthrange, relative to the mount, is dependent uponcoarse mount elevation setting. Thethreaded studs provide manual fine adjustments of± 10 degrees in elevation and azimuth.

Refer to Table 1 for Specifications.

Table ISPECIFICATIONS

IARACTERISTICS4.5 MetreDiameter

Transm it/Receive!ctrical·

!quency, GHzReceivingrransmitting

3.7-4.25.925-6.425

First Side Lobe, dBReceive Band -15Transmit Band -16

Average Power Rating, Transmit Band, Kilowatts 2

in, midband, dBi ±0.2 dBReceive Bandrransmit 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 Band15 dB Beamwidth, Transmit, Midband

43.7 Mechanical (antenna and mount)46.8

Net Weight, pounds (kg) 2,300 (1,043)Shipping Weight, pounds (kg) 4,100 (1,860)Shipping volume, cu. feet (cu. metres) 840 (25.2)

43.5 Survival Conditions46.4 Wind, no ice mph (km/hr) 125 (200)42.5 Wind, 2 in. (50 mm) radial ice, mph 8745.2 (km/hr) ('39)

1.30 Temperature 0 F -60 to 125(0 C) (-51 to 52)

1.20 Input Flange0.92 Receive Band CPR229G2.00 Transmit Band CPR137G

1,1 electrical characteristics are referred to the dual orthocoupler input flange.:nvironmental conditions are defined ~s:

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.

-160-

SECTIONFOUNDATION

Refer to Figure 2-1 for foundation paddimensions and anchor plate orientation. Studsextend 3-3/4 in. (95 mm) above pads a~d are 1 in.diameter.

Antenna can be used for two satellites ilazimuth degree separation between satellites is withirazimuth adjustment range of antenna. Foundatiorcan be installed at an azimuth angle which couleaccommodate both satellites.

ESA5-46 FOUNDATION LOADS·

MAX. HORIZONTAL LOAD, MAX. UPLOAD, MAX. DOWNLOAD,PAD pounds (kg) pounds (kg) pounds (kg)

1 1400 (635) 5775 (2620) 8350 (3788)

2 6275 (2846) 5975 (2710) 7100 (3221)

3 9575 (4343) 5250 (2381) 9500 (4309)

·Wind velocity, 125 mph (200 km/hr) with 1 in. (25 mm) of radial ice.

DIAMETER15 (4.5)

DIMENSIONS, feet (metres)

MIN. RIM CLEARANCE A3 (.9) 11.85 (3.6)

B11.5 (3.5)

3 !Jr---"':"81

138"·(3505 mm'

PAD3 ••

12-1/4"(1835 mil"

600

-00 UN AZIMUTH ALIGNMENT WITH SATELLITE'

10"(1n8 mm'

-161-

FIGURE 4-10

INNER

/ HOLES":.,.,

IoO~O [] '00 ISRACKET

5/16" It 1·3/4" 132 mmlSOLTS AND LOCKWASHERS

-;a;....""'__ BRACKET

SCRIBED LINE

/

SUPPORT PIPE

318" It 2·1/2" 163 mml -----_~:::::~12~~~~~;:::;::=~r'",.L.---....BOLTS. LOCKWASHERSAND NUTS

FIGURE 5-1

-162-

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 forrelative azimuth angle" 0 degrees.

8 A B C 0 EDEG. IN. IN. IN. IN. IN.

O· 127.0 34.0 219.5 89.0 2.010 152.0 66.0 250.0 63.0 28.020 153.0 76.0 252.0 52.5 42.030 152.5 86.0 249.5 52.0 54.540 150.0 98.0 243.0 54.5 68.050 147.0 109.5 232.5 55.0 91.060 143.0 131.5 218.0 53.5 109.570 137.5 133.0 207.0 49.0 127.580 131.5 144.0 203.5 44.0 140.090·· 143.5 172.5 217.5 15.5 170.0

VERTICAL AND HORIZONTAL DISTANCES OFVARIOUS ANTENNA POINTS AT LIMITS OF ADJUSTMENT

8 ELEVATION ANGLE

A Vertical distance from mounting surface toreflector vertex

NOTE: When e)(tension assembly is used. add 38 in. tovertical dimensions A. Band C.

E Horizontal distance from front pad centerlineto point farthest rearward on antenna

C Vertical distance from mounting surface tohighest point on antenna

o Horizontal distance from front pad centerlineto point farthest forward on antenna

B Vertical distance from mounting surface tolowest point on rim of reflector

FRONT rr.PAD ~

ELEVA.TIONSTRUT

OVERALL LENGTH WITHSTUDS AT MIDPOINT 002.0 IN.)

c-A .

~--

,

j'

r--_REFLECTOR

TELESCOPINGAZIMUTH STRUTSTUD LENGTH AT

MIDPOINT 112.375 in••

FIGURE 6-5

Bijlage 6 -163-

6. Coordinatenlijst van het subreflector-oppervlak

20

/

/Hoofdrefleetor

o = 4590 mmF c: 1520 mm

h:Oiepte= 866 mm

·X (mm)ISa ~ (g ~ t!.:I ~ ~ ~ISa N ~ CD CD l"'-.J N ...,.- .-. - - ...t N N N

Subrefleetor Contour

PHIlc: 20 degPHI2= 74, 1 degDe= 459 mme= 1,61Fe= 695,9 mmLv::; 131,8 mmAlpha= 216,2 mmBeta::; 272,6 mm

C=Upper depth= 66,39 mm

XtiI

0'.II .. C I~

(mm)y

t

10

50

3~

60

-165-

x Y x

X en Y

y

.In mm.

x y x y~1 0.01301 .001 61 5.333 121 20.293 181 43.2232 .0136 62 5 5137 1?~ 20.615 182 43.662--~. .013 63 5.684 123 20.940 183 44.11334 0·':t"7 64 5.864 124 21.266 184 44.545• .... ..Jco .036 65 6.046 125 21 .595 185 44.988'-'6 .052 66 6.231 126 21.926 186 45.4347 · ~)71 67 6.418 1.... - 22.259 187 45.881.:.t.-. 093 68 6.698 128 22.594 188 46.329.~

9 · 117 '-c, 6.8131 1 '.:> ':. 22.932 189 46.780o~ -~

HZ! .145 70 6.997 130 23.271 190 47.2321 1 .175 71 7.195 131 23.613 191 47.6851'-' .209 ~~ 7.396 132 23.957 192 48.140<:. (-

13 .245 73 7.599 133 24.303 193 48.59714 .284 74 7.8135 134 24.651 194 49.05515 .326 75 8.013 135 25.001 195 49.51516 .371 76 8.225 136 25.354 196 49.9761"" .419 77 8.438 137 25.708 197 59.439

"18 .470 78 8.655 138 26.064 198 50.90419 523 79 8.874 139 26.423 199 51.37l32~~1 .580 80 9.095 14~1 26.783 2130 51.83721 .639 81 9.319 141 27.146 201 52.306.':t.':t · 7~.H 82 9.546 142 27.511 202 52.777~.:..

23 .766 83 9.775 143 27.877 203 53.24924 .834 84 10.097 144 28.246 204 5"3.72325 .905 85 10.241 . 145 28.617 205 54.19826 .979 86 10.478 146 28.989 206 54.674.-.~ 1.055 87 10.717 147 29.364 207 55.153..:: ."28 1.135 88 10.959 148 29.741 208 55.63229 1.217 89 11.293 149 30.119 209 56.11330 1.392 913 11.4513 150 30.500 210 56.59631 1.390 91 11.790 151 313.882 211 57.97932 1.481 92 11.951 152 31.267 212 57.56533 1.574 93 12.296 l co

- 31.653 213 58.952..J~

34 1.671 94 12.462 154 32.942 214 58.54035 1.770 95 12.721 155 32.432 215 59.92936 1.872 96 12.983 156 32.824 216 59.52037 1 .977 97 13.247 157 33.218 217 60.01338 2.085 98 13.514 158 33.614 218 69.50739 2.196 99 13.782 159 34.012 219 61.902413 2.309 100 14.054 160 34.412 220 61.49841 2.425 101 14.328 161 34.813 221 61.99642 2.545 102 14.604 162 35.217 2"" 62.496--43 2.666 103 14.882 163 35.622 223 62.99644 2.791 104 15.163 164 36.929 224 63.49845 2.919 105 15.446 165 36.438 225 64.00246 3.949 106 15.732 166 36.849 226 64.50747 3.182 107 16.920 167 37.262 227 65.91348 3.318 198 16.310 168 37.676 228 65.52049 3.456 109 16.693 169 38.092 229 66.02950 3.598 110 16.898 170 38.510 230 66.53951 3.742 111 17.195 171 38.93052 3.889 112 17.495 172 39.35253 4.038 113 17.796 173 39.77554 4.190 114 18.101 174 40.20055 4.346 115 18.407 175 49.62756 4.503 116 18.716 176 41.05557 4.664 117 19.027 177 41 .485, I

58 4.827 11:3 19.340 178 41.91759 4.993 119 19.655 1 7'71 42.351I _.

60 5.162 120 19.973 18121 42.786

Bi.jlt:'l.gl:! 7 -166-

7. Diverse constructietekeningen

Op de volgende 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 <focal point)

, ,- Wohlleben belichter voor 4,5 m antenne (focal point)

- Prototype LNA opstelling

1,1I~,OO

IS, [,119 ..312/. 3222.8321. 382'[,',"3'1.1,3928-,'3[,30,1.1Ifh'cn1,3,6,o~'i, Ib3(" ;1338,303') . fibl, 1.1, 3l, }.ol

l,l, .sl./'b. Ii,l.'1,'1

'4'3,2~.

G,...rHo12.3I.,

5(,

~910

'"12l.l,II,I~,,,171151'.1

202-122=1

§"..

O'

'"

III+1

-.

\... ---- (~~l- -----._-

I-I------------J§5-.:±=-5-=------------..----,..--I--GENEIIAl UNIT TOUIlANCES UNlESS OTHERWISE ~ rnIlOUOHNESS 'V 'tt '1(/ UN-OZ' STATED ! UNIlOOJ

om .......__.. ,_, DIMENSION ANGl rr:IAl

+qO$G"ITcNA. ~,~

SCAlE ,:,. IIATERW. Alf>IIHG~ IOOHI!'> 1,"~'5E3$ TRiATIlliNT

BElICHTER ECS_SMS .COCO·CONISCHE GECORRJ;EEROE HOORN 8222 III 38105/2

, 2 3 4

-168-

a

./ III

01I II, C·~.----._..

c

""~

e

~\20 MELINEX.

'\/ .;q ·Vi.. R. in'"

,,"crOft

lM-D 21

540 1 3

A,K...U NO. QUAHTS.u«NST!LLIIIIG Mt. MNT•

-VEt'1 STER.

~. e:tx:.O \-lOOZ....

-

GEN!ItAl U'tIT ~

ROlJOtWIESS EE.... ~.

:!.AlGOElE --....-EIO ..-..... ....

Ji AL. PL.. ~,\lrH . rU 10r l-\v·~.

SCALE PIlOJ. .. ISCHAAL ElIlCIP. z-

r~I

~it1 E3 24106250300!.CLASS NO

-

2 3 4

-169-

IO"tO.S

2 +40-

_.-{$}------- -,------ - ~o· 0

.... 04-1

_~~.....o

~1

-.=~------- --J

QUANT.AAHT.

IM-O 103

ASSE..t.., NO.SotMEJISTEt.lING HIt.

...•

8222 til 38861

TOlERANCES IAfSS onE1NIK STA'IU)TDLERANTlES TENlIJ AMlOtS~

DIMENSION AIClLENAAT HOE"

-I.(L~M STLH(.

UN-D 28'\1 .V' ·V.. RQ in ",.

m,cro"

GEIERAl UNIT ....ROUGHNESS EENH .... 4

:! ..AlGE'€1IE "'-AlJWl«ID ...... ... '".....

IiSCALE PlIOJ. --ISCHAAL EIoR<lP. 31-W...

I

~i4: t E3 If>::__ Ill

LASS NO.

,I

/

/

. ~ 6--'---...:.OO_:t2 --JI~

--:JoI

Pas.Po~ 2

r<os 2

t; ,

Q~ r-l£,,'~ MESS

tIC p!}P aot~

AfAT dll'l r'l ,114", I.... ot ,,r',tlbl'l" I:"" 1\.

A, lo..,tf!,.tI~I.··,,·.~ .. t ~i.'r,".a.,! I. ,,1,1,/1." '" ,r,1 ; ..,'I.·.P'I.Jt'l!,I....J.....11., .,1 lilt' ..JI-"" "., ,'-1' 1'1 t' 'll:,'" "'.' .:" PHILIPS _."..

2 3 4

••I••• a

-171-

b

COlIo-+1o

Ul

"0',

+- 00-5.9 5 .......--+-.........-.:=-.--- 0

I tb! Iq2- .d

e

,.J... b ~ OlA. ~ ,1.,0 - ,. c:;6 .. 01

\3 - .3,2- 0

·v·~ .~.. Ra in ~

micron

UN-..p 21

GENERAL tNTROUGHNESS EDI1.ALGt:~

AUWHEIC ......

c::.u ZN 39PB '2,S 11,01-IV 1<OO~.

ASy....' MO.SIlMJISTEUI.....

OUMT.MIff.

8222 111.3885SPI.\CE..R

SCALESCHoUL

CLASS NO.

~

JF=~=;~~~;C;;=;;;;OSbitieif;dUiiiri8S:V:-;;;~==~~~~~~

-172-QJOTATION No. GS/83-469

TECHNIO\L SPECIFICATION FOR OR'I'ill-MODE TRANSDUCER REFERRED TO IN ABOVE <pOTATION

Receive band (see Note 1):

Transmit band:

VShR of Combiner (see Note 2):

Isolation:

Maximum Power Handling (transmit):

Insertion Loss (receive band):

Insertion Loss (transmit band):

Input Flanges:

Output Flange:

Overall length:

lVidth of output flange:

Internal diameter of circularwaveguide at flange:

Length of l\R75 arms:

11.45 - 11.75 GHz and 12.5 - 12.75 GHZ

14.0 - 14.5 GHz

1.08 over both bands.

3SdB over both bands.

2 kW continuous.

Not more than 0.3 dB

Not more than 0.1 dB

WR75

Circular, non-standard. See sketches.

203rmn.

6Qnm.

19.94mm.

600.

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 portfurthest away is the receive port.

NaTE 2: The VSWR will be 1.08 in the two receive bands 11.45 - 11.75 GHz and12.5 - 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 placedin a length of waveguide of internal diameter 19.94mm. bolted up tothe output flange.

GS:jm

, ...,~ ANOREW

~' ;' -- ~ ~ 0 ! R ~::'J !

ANDREW ANTENNASLOCHGELLY. FIF-EliREA r BRITAIN KY5 9HG

Page 1 of 1~- JlIDe 1983

02 7~

.9.75 !g,os

NOli IUNL£5S orHDlWIS€ IiT4TEDlI.IN~T_1N08 PUI as :108a.1lEMO\/I 4I.L _ AND SH4RP (DGES

1'-----------------------;'-

AlD,s-iii" .L.~R

5HfETI

ANIINN4S

TF N 11:RMl~SION

AIN .. y s vue;

NTfNN46

18~4

W,f 75 FLANGERECEIVE ;:rJ,(JT.

BDfJY

W~ 75 FLANGET,fJANSMIT PaNT:

TITLE

.---UNLESS OTHERWlS€ SPECIFIED ._--DIMENSIONS _ IN MI LIMETAEa

a PLACE IlECNALS ! JTOLERANCES I PLACE IlECIM4I.S ! I

2 PLACE IlEC~L9 ! 02_._

~ 0.2 .... :.::-0.2 ...O.S •• 0_I '''111 3 2_-UB !o.s..... • 5014..- .arw.... Q.21111\1.

A_V TO ITOCI< SIZE-_. ",,-

pRAWN V .'\.of !~ .JLJ,V~3

~ANDREWANDREW A_ ..._- .-. _...~LOCHGELLY~HEC"ED .-- FIfE1-.---r::r.- . ..

APPO. ME V~":I 1=..:=- ~~~T _~~H~-.-------~ .._,.. -._- .. -"

APPO. fE _.-- ... _...- THIS DRAWING 16 THE PROPERT>' DF ANDREW4PPO. PI AND MAY NOT BE REPflOOUCID WITt-tOUT W/IIT_4_... . _._-. _.__ .__ .

(/1 taos

I..........::J,p.

2C," to,S· ITYPo

-'- a1~, 4lJ TItRLI ON'"' 47.00 SA SIC B.C.

1@/Y102J

~tO,1

Do$ Y 0.1

---- ---- --- - ------------------------------------------------,

Scheffer IT

Ll'loO'+,

-I

l-'""J(JlI

19 AT&T ond f'hOp T-...nca.... BvAI,.,.. ••• ,__ Aopro4.C_n_oo-npoll.",_¥iI'IIt'nA the ."",IOen COlMI'1: ~ .... cxotr";' 0iWfl8f

AllY ... PhIIIlMl~"'''''''' B.V.

IlII'I PII'U" ~

UN·D603

4 41 03

8222 fit ~8b05

19 pe. 2.15 'Z-o'-h/ Root

PI

UNIT .V. ·:--/·w TOlERANCES UNLESS OTHERWISE TOJv V UN·D28 STATEDnm .R, III mi"ClfIIIIrll .""'1 DIMENSION AHGlE CIE

PROJ.AM. MATERIAL c.u ZH

~ TREATMENT

SCALE

4:1

x~- .

GENERALROUGHNESS

Not. '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)

(ex)

f!

~·I.. , !

fY"l1.01

----+-­I!

'1)00 rsned e ffi]-rnJ

iI

Il ---=~+_~

MATEN It~· MM

WOHLLEBEN BELICHTER 11,45 GHz

~., . 1.

UlM£N M£T ULfIO':N()(wMl!JH O/'l[)(2 /)[ C:£~(U

MNSlUli LIPP£.r-I I1-...........L::G:..::oUOUJM)

AVANTEI( AT lOb 50-I

_.. -......1'...... ...,

T~ .....

DE.TM.. b SCl-II..\AL HoLET UP ST~Nn~ Of Tl?I.\NSIST~.T.o.\! \.I[j C::11?c.uIT.

I I_.....L.·...,:-6"-=-1 r'j=!';~ r-·---I M-_~;:..J:!.!.;::.....,..!!C!.!.!Oll...!:~=-.1

L1PPt.t1 \/Lnl( OP ~1f.T SU~5.TI?M'1 UH''1(tl

"" I

....-D28

~.u ......."".,, l~

2:1

"".Al_uAl("lM(".

.""''''ID

'\I v '9'. . fl. 1ft ,,-__......110

6 x. ~1L.'SC\-lI?,lNs M2 '<6,

L. k..CJL..c C;;C~I~ 1NS t-\ 21( I~

J..Y.. C.IL.5C.t·n'<IIS M2.l\.~

.I...XC:'L.~CI-I~ ~\IS M21\~

01

-........::.~.l.O:-.a22z. _UL.3~,r=

~ll~f:::~==ije::::::;::=:i1.).l~~·_-._ J X.CAlliliER. B'2.~'2 III 3bB~1

L.xCIL.SCH{(' ~"s MU-'

••• J ••• 2l!..:..BfJ.J.6EL. 8212. 11136321

2)(·5t:1!M <$221 '" 3bUZ2)( PE.N -:'?U-Q.~_I'l"",!?...,20",---_

2)t, HII'f.GJCbMt-tE.T !,S'2.2. IqQbol..c34

r.il:::L-+----=-2_1'>_~U1Ol.ID£RR222III 36LOI

---~7??141 ~'l~L__----- ')l( oc.~",v~l? 1<'126.'501 STANOJ2'L\OIAlL.

'Z )(c.'lI(SC.H£ M(b'><'3 .-~-,---.----- - _.---_ ....- ._~_._-- ---

(:::::===~~_"':::=~~========1 .- __l~~~lJ.KSJY~ _e.22z.. ~'13bB H.-

1" C-15lCUITS l(o~TSLUI'jEt4 Tf.GC.Nf.\MDr. .CAll'k'IEIl (l" T£U

2- MN'SUJiTL WEN TJll\H~I~Toe INl(QI?Tf.H V.'" ~2 ~JI.\IL.

3- T"NiSI~TOR L!JMEH,MINI26-e ~ IllS -c., t1[T 6OIJOL.!)Il4 I\BL£~ !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.\/~EL\M L.t1.\ i).

Of C,o('C/JlT$ "oj UN~\JM MOtiT~I:i......l..$:l''''''''4+---l1*If-~IIIet-o-~i'''t!~_--ttl+tl-----H~~I---

DE CII?CLJITS oPO£ZE. PL/.\L\TS(N

GOED uXic::.t-t t\P.oN5t LJlTfri

D£2E Vl.1itP..I"'D/NC:: l'Mr/llOf> CIl{'CUIT EN :SOl-DEllE"'"OPOE ~'" MEr \lE~GUl.D ""T~"'..I'__

ORAl\fJ. ( '2 ..) Au

c

d

a

['I'

DL----,-----+--=--- --=-------+-----:--""-'O···~~~:··,~·,~~~~~~fOlIM~.~.J2 ,

II,;! I

IIIII'dIf!IIII.

xc.

c.....

Bijlage 8 -179-

8. Datasheets betreffende GaAs MesFet's

In deze bijlage staan de datasheets van de volgende

transistoren:

- Avantek AT-10650

- Philips CFX 13

- Philips CFX 14

- NEC 673

AT·10650·1, ·3

RECOMMENDED MAXIMUM RATINGS

I~

():1

oI

20'0

oL.._--' --' ---'._.. __

o

MAXIMUM POWER DISSIPATIONVI. CASE TEMPERATURE

O.~ ~---,---~~--~---~

o L-__-L L-__..lL----l'--_-'

o 50 100 150 200

CASE TEMPERATURE. 'C

Ipl.mA

INSERTION POWER GAIN liS,,'"rI. los AND FREQUENCY AT

V.. _3V

'2 ,-----,---,---,--.---,---.,

10 _._-- ----.--.. -- .. SOH•

S ---~:---- - 10HI·:. / .--L-+--=-=-t---lJ • --- -'DOH. -.-

4_L ..---/' 120H,'

2 _/1~---I---t"':':"::=+--l

504G20 ~

I••, lIlA

10

-::""'_0.

./..--

--

--- ~------- ---c------

--._- --...........NFo-

10

12

OPTIMUM NOISE FIOURE (NFa! AND ASSOCIATEDOAIN (0,,) rI. los

Vos-3V, FREQUENCY -la.o GHI

oo

•'D •~

"i ·o~ 4

TVPICAL PERFORMANCE CURVES, TA" 2SoC

Note•.

1 Oper.llon 01 ,h'l device .b~ Iny one of lh... pilameter. may,hOrlen the MTTF Itom ,he de.lgn goala

2 Operation 01 Ihls dellie. aOO1I. anyone 01 (heM PII'.meler, maycau•• permanont damage

3 TC ....Sf-=2S·C.

,.......... Irm/>OI c-.' -'Oper. .....Or.ln-Sou,ce VolI.g. VOS ·sv '7VGate-Sou,co Vollogo Vos -4V -SVDrain Current los foss loSSConlinuoua OlsIipetlon3 Pr 180mW 200mWChenn.1 Temperalul. TeH 15O'C 17S'CStorage Temperalur. TSlG -85'C 17S'C

1015O'C

l Thermo, Resos'once. 8",. 25O'CIW (TCH = 6O'C)

OATE

:Ol~ .....25

NOTES- IUHLU$ OTHERWiSe: IPEClflEDI

I. DIM£HStOHS ARE IN-!.!!..

""IXX .0102. fOLERANC(S: - 2:-

IX 2$

AVANTEK 50 mil FET PACKAGE

L 7""r---~/ \If---.,.o~ I ISOURCE.11,L-__"', /A--_....I

FEATURES

o 1.5 dB NF, 12.0 dB Olin @ • OH.Io 1.8 dB NF, 8.0 dB Glln @ 12 OHI

o +17 dBm P, dB @ 12 OHIo Excellenl Olin Ind Nol.. Fillne.. WI. IDSo Wide Dynlmlc Ringeo All Oold·Blled Metalllzallono High Performlnce 50 mil plcklge

ELECTRICAL SPECIFICATIONS, TA-25"C

AT-10650-1, -34-15 GHz, Small SIgnalGallium Al'I8n1de FET

DESCRIPTION

The AT·l0650 aeries Is a gallium ar.enlde, n-channelmetal semiconductor field allectlranslslor (GlAs FEllwith a 0.5 pm·length recessed Schollky barrter gate. Illsdesigned lor high gain, low noise emplillcalion In bothnarrowband communlcalions and ,adlll amplillers andIn wldebsnd electronic delense application. In Ihe 4 to15 GHz Irequency range.

Among the perlormance features of this GlAs Fer arethe low noise IIgure and lIet curvel lor Insertion powergain (152,12). maximum avallabla gain (MAG) and noiseIIgure vs. drain current, Irom relalively low bias levelsthrough loss. This slmplilles the bias reqalrements 01ampillier stegel using the AT·ll1650.

In Ihe AT·10650. all metallization, Including the gele,uses a system 01 gold and relraclory melels. Thiseliminates the corrosion, Intermetalllc growth and burn·oul problems associated with non·gold GlAs FET melalsystems, thus helping to assure long term rellabllilyunder severe operetlng conditions.

4 --_. - 1---- ---r-~-f--,-f-

2 •. -_....I=--:=:=t:::=fNiii

F:1o-1111

OPTIMUM NOISE FIOURE (NFa! AND ASSOCIATEDOAIII (0,,) we. FREQUENCY

Vos-3V, '.. _10mA

oL..__-'-__-'-_-'---''--'--'--'-....

4 a 10 12 t4 IS 11 20FREO., OHI

TYPICAL NOISE PARAMETERS VI. FREQUENCYVOS. 3V, lOS .10 mA

Freq. NFo °A ro RNOHz dB dB Nee Ang g

8 1.6 11 .51 159 6.612 1.8 9 .61 180 3.514 2.0 7 .52 -140 2.8

""

12,-----,."""'-,--,----,-,--,---,--;-...... ..............10 ----+---+-...::>'k-l~+-t-\-\

~,cc"i s 1--------

o...Z

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

Symbot Paramlta..: Taet Condltlona Freq. Unlta Optn' Min. Typ. Max.NFo Optimum Noise Figure: Vos: 3V, los", 10 mA 8GHz dB - 1 1.5

-3 1.912 -t 18 2.2

-3 2.3 2.5GA- Gain @ Noise Figure; Vos: 3V, los os 10 mA 8GHz dB - 1 12.0

-3 11012 - 1 8.0 9

-3 6.5 8

PI de Power Output @ 1 dB Gain Compression 12 GHz dBm All 17.5Vos : 4.5V, los: 30 mA

gm Transconductance: Vos" 3V. VGS: OV (los: loss! mmho All 20 35loss Salurated Drain Currenl: Vos• 3V, VGS: OV mA All 25 50 90

Vp Pincholl VOllage: Vos: 3V, los. 1 mA V All -0.8 -2 -4BVGO Breakdown Voltage, Gale-to-Drein: IGo" 100 ~A V All -4 -7

ELECTRICAL SPECIFICATIONS, TAa25°C

Symbol Paremalara: Tesl Condition. Fraq. Units Min. Typ. Max.---NFo Optlmum Noise Figure: Vos ~ 3V. los = 10 mA 8 GHz dB 1.9

12 2.5 28

GA Gain @ NFo: VOS = 3V, los'" 10 mA 8GHz dB 1012 8

PI de Power oUlpul @ 1 dB gain compression 12 GHz dBm + 18Vos= •.5V, los'" 30 mA

gm Transconduclance: Vos =3V, VGS"'OV rnrnho 20 35

loss Saluraled Drain CurrenI: Vos=3V, VGs=OV rnA 25 50 90--Vp Plncholl Vollage: VOS= 3V, los= 1 mA V - 0.8 - 2.0 - •.0

BVGO 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

RECOMMENDED MAXIMUM RATINGS

12,-----,--,.--,.---,_,.--,-,--,

II-"()j

tvI

AT·106S0·S AT-106SD-S

MAXIMUM POWER DISSIPATION TYPICAL SCATIERING PARAMETERS, COMMON SOURCE·VI. CASE TEMPERATURE

0.3V08-3V, 108 .. 10 mA

FI8CI- 5n 521 8 ,2 ~._--

a:~ OHz Mill "ng d8 Mill Ang dB MIll Ang MIll Ang

r; 0.2 6.0 .71 -148 7.8 2.48 51 -20.5 .094 -8 .63 84f· 7.0 .75 -171 7.0 2.24 30 -20.0 .100 - 25 .59 - 102:I~ 8.0 .72 188 6.0 1.l1li 10 -20.3 .097 -40 58 -121i~ 9.0 .72 149 5.0 1.78 -6 -20.5 .094 -53 .59 - 138~!!: 0.1 10.0 .70 134 4.1 1.81 -24 - 21.1 .088 -63 .61 - 153:1;1

11.0 .72 120 3.2 1..... -40 -21.4 .085 -72 .64 -167Q

12.0 .70 108 2.3 1.31 -54 -21.4 .085 -78 .65 11913.0 .69 98 1.8 1.20 -69 -214 .085 -88 .67 167

0 14.0 .69 89 1.2 1.15 -82 -21.6 .083 -95 .71 1570 5015.0 .64 79 0.7 1.08 -97 -21.7 .082 -102 .72 145

v 08 -eV.ID5-30mA

-~---Fr8q. 5n 521 812OHz Mag Ang dB Mill Ang d8 Mill Ang MIll Ang

6.0 .72 -168 9.5 3.00 42 -26.2 .0411 0 .67 -787.0 .71 168 8.4 2.63 22 -26.0 .050 -12 .63 -948.0 .70 148 7.3 2.31 4 -26.0 .050 - 22 63 - 112

9.0 .70 132 8.2 2.05 -15 - 26.2 .049 -30 .64 - 13010.0 .69 117 5.3 1.65 -29 -26.6 .047 -33 .66 .- 14511.0 .70 104 4.3 1.64 -48 - 25.8 .051 -37 .69 - 160

12.0 .68 93 3.5 1.49 -60 -24.9 .057 - 43 .71 - 11413.0 .67 82 2.8 1.38 -74 -24.8 .059 -50 72 17314.0 .85 73 2.3 1.31 -88 - 23.9 .064 - 57 .76 16215.0 .58 62 1.8 1.23 -104 - 23.5 .067 -65 .78 150

TYPICAL NOISE IMPEDANC~SVDs - 3V, 101-10 mA

F~q. R.'lectlOll e.lllel.,." r •OHz Mill Ang

8.0 .51 159'12.0 .61 179'14.0 .52 140'

...

G'r-10 ~._--- -.----T"~+---t-+-+-+_l

'I"...~. __ r .......

..-- ---_. ......"----_ .._-

..t5o 6

~of 4Z

o4~---:---~I--':10=--~I2-:--!14=--,':-I-l.Ll-'

FIlIO.,OHI

OPTIMUM NOISE fiGURE (Nfo! ANDASSOCIATED GAIN (GAl .a. fREQUENCr

Voa .3V, IDI -10 mA

TYPICAL PERFORMANCE CURVES, TA" 2S'C

r Thermal ReSislance. U",. 25ll"CIW ITCH - 60 C)

NOll"

I 0p~fallon 01 Ihl' devICe above anyone 01 UWIM par.,..,I.,. mayshorten Ihe MTTf 1IOIllIhe deSign goall

2 OpelolllOli oj Ihll del/Ice above an.., 0.... 0' Ihe'. paramel.r, m.~

cause p~rfTI8nen' d,amage3 TCASE 25°C

SrmbolConl.' Abo."P.ram.I.,0 ...... Ma•.

Draln·Source Voltage Vos '5V '7VGale·Source Vollage Vas -4V -5VDram Current IDS loss tossContinuous Dlssipalion J PT 180mW 200mWChannel Temperalure TCH ISQ"C 17S"C

Storage Temperalure TSlG -M'C 17S"Clal5ll"C

'--c' ,

OPTIMUM NOISE fIGURE (Nfo! AND ASSOCIATEDGAIN (GAl"''''

VDI - 3V, fREQUENCY. 12 GH.

INSERTION POWER GAIN (1 ...1"1. IIIAllIIIIUM STAaLI GAIN(MS81 AND MAXIMUM AVAILAaLE

GAIN (MAGI 'REQUENCYVD8 .3V, 2OrnA

I I 10 12 14 111128

fRIO.OH.

MIGr- r-

"1...1I'...~AU

"r-.....'1"0o

2

II

I

l'D

1

L--'

r-G. /'

--NfO

110 11 20 21 30 31

'..,rnA

12

1

10• I

~ .t5 1

~ I.. I

i 432

N-CHANNEL LOW-NOISE Ku-BAND GaAs FET

The tranliltor il houlld in a miniature ceramic encapaulatlon and II apecified in a low-noise amplifiercircuit.

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 • 26 0C

mode of operation f VOS 10 F~gt Ga gm•GHz V mA dB mAN

10 3 10 2,2 8 28 IC.w. 12 3 10 2,6 7,6 28 ~

(Xl

W• Melluring condltlonl: --1 V < VGS <0 I

MECHANICAL DATA Olmenllonl In mm

Fig. 1 FO·92.Q;1 ~1'24 -

Source connected to,2to metallized lid

O,lOtO,05

5

+--.

9

JJO,51±O,05

1-6,3±O,2- lZ......

1(Augult 1986

___C_F_X_13--_J l -------------RATINGSlimiting values in accordance with the Absolute Maximum System (IEC 134)

Drain-source voltage VOS

Gate.source voltage -VGS

Saturated drain current lOSS

Total power dissipation up to Tcase • 115 °C Ptot

Storage temperature Tstg

Channel temperature Tch

Lead soldering temperature up to 0,1 mmfrom transistor edge; laid"; 8 s Tsid

max. 6 V

malt. 6 V

malt. 100 mA

max. 300 mW

-65 to + 175 °C

max. 176 oc

max. 260 °c

_N_._ch_an_ne_I_lo_w_.n_o_ise_K_u_.b_a_n_d_G_a_A_S_FE_T Jl.... C_F_X_1_3 _

s·per..,..etan Icommon source)

Typical values; VOS = 3 V; 10.10 mA; Tamb· 26 OC; Zo· 60 n

fGHz

Sis Srs Sfs S05

6 0,91/-1020 0,0271-31,61/270 1,1611,261/81 0 0,75/ -71 0

7 0,89/-1130 0,0251-31,91/280 1,0810,67)/680 0,75/ -81 0

8 0,88/-1230 0,025(-32,1)/320 1,05(0,451/670 0,76/ -900

9 0,86/-1360 0,0261-31.81/380 1,0410,361/440 0,76/-1000

10 0,85/-151 0 0,0281-31,21/460 1 1 0 1/310 0,77/-1080

11 0,83/+1600 0,0311-30,11/670 0,941-0,681/200 0,77/-1140

12 0,82/+1650 0,0361-28,91/690 0,871-1,191/120 0,77/-1170

THERMAL RESISTANCE

From channel to case Rth ch·c • 200 KIW"

The figures given between brackets are values in dB.

10 II0HzI 1Z8

~

fapl

I8

10

10 FdGt

GamA dB

10 <3,0 >6.6

10 Pu GpomA mW dB

36, > 10 typo 10

,r

lZ....2

Fig. 4 Noise and aaoclated geln as a functionof frequency. Typical values; VOS· 3 V;10 - 10mA.

fapl

G.(dal

3

3

71...02

12

10c.w.

c.w.

80vGS"O

'0 VlmAl

-IV40

20I

-Vas IVI 11/-zv

I

• 4 ,'/ ;J("I" • •I "-3'0

10VOSIVI

VD8"3V -10 IIlIA I

20

APPLICATION INFORMATION

low·nolll empllfltr Icommon-lource) at TCIII - 26 0C

mode of operation f VOSGHz V

,Lin.... emplifler Icommon·source) at Tcase - 26 °C

mode of operation f VOSGHz V

Fig. 3 Drain current II a function of drain·source voltage and geta cut·off current II a

, function of gate-source voltage. Typicalvalu..; Tcall - 26 OC.

25 mAN28 mAN

10,5 dB

9,0 dB

typo

typo

typo<

lOSS 36 to 100 mA

3 V4 V

V typo- IP)GS 1.6 to

>typoOm

\\\

\\

lZ..... ,

oo 100 T... ("cl zOO

Fig. 2 Power derating curve II a functionof case temperature.

zOO

400

P,otImWI

____"\ r

CHARACTERISTICS

Tamb- 25 0CGate-source cut·off current

VOS·3 V; 10 - 2OOj.lA

Saturated drain currentVOS-3V;VGS-0

Pinch·off voltageVOS - 3 V; 10 - 2ooj.lA

Mutual transconductanceVOS·3V;·1 V<VGS<O

Maximum availablegelnVOS - 3 V; 10 - 36 mA; f - 10 GHz

VOS - 3 V; 10 - 35 mA; f - 12 GHz

" KIW II SI unit for OCIW.

-------_..../ '------------------------Conditions for Figs 5 and 6:

VOS K 3 V; 10 = 10 mA;Tcase =25 °C.

-------------------------_/ '-...._---------,Condition. for Figs 7 and 8:

VOS· 3 V; '0· 10 mA;Tcase .. 25 °C.

Fig. 5 Input impedance derivedfrom input reflection coef.ficient sl.co-ordinates in ohm II 50.

+, +J

r 10 r 10

0 III 0

~ ~-I

10 -j 10

Fig. 7 Output impedance derivedfrom output reflection coefficient 'osco-ordinates In ohm x 50.

II-'():l(JlI

Fig. 6 RlYene 1nln.mlaioncoefficient 'no

1800 1t----11-+-t--+-+---if-+-+-:::r:.:...+-If-::;j

7UllO.

1800 1t-~1--+-+---t-+-j--+-;;;"'--4---t--I--..:ti

Fig. 8 Forward 1nlnsml..loncoefficient 'fl.

i( ~~1"2

TRANSIS10R FfT AU Ga AsFAIBLE BRUITIXx:lH.NTATlOO PRCNISOIRE AVRIL 1982 CF X 14 CfX 14

P....J" 2

!:> v

6

l(J(1 mr·

lOU m.115 O(

-65 0,175 O(

250 .,

IIldK

min.... K

IOdX

'rch

VII~

t ~ II ..

Li ..it.S absolue, sole", "urn",,, CJ:;J Il4

Il'cUL.1Ufl 'J. i j le toiOUI n..:

bonne reproductibilit~ et faible longueur de grille(0.5 fm)

nuHallisation au titane platine or I grande dur6e de vie

- boltier herm~tique et protection de Ie puce : bonne atabilit6 des performsnces

- lIutoalignement

CAkACllHISTIQUES PRINCIPAlES

11 pr~scnte les avantages technologiquea auivants :

Presente en bottier fO 92, 11 est ep6cif16 en emplificateur feible bruit II 12 et 16 GH~,

l.e Cf X 14 est un transistor II effet de champ trh faible bruit II I' arseniure deGel hum pour utilisation jusqu 'en bande J.

LOf I

( c.) .ISOTc4Do

d • O. 1 INII

50

\\

\\.

'\,.

o

IIESl S"'/I NeE 'rHEHMJ \,lIlE

)00

20t)

J)n1D

sources connect6es au capotm6tsllique

Ualeurs typiques.

~o+~I ~o °

--I--.----_-_-_--.PN~=====.-::-_-:t:_=:~ -~~-l - .. -.- . -- :--l-

SourceSource

O.Jo.~·OS

01~llsiuJl~ CU mill

Performances Rf ~ TC = 25 DC

Utilisation feible bruit

• em me6ur6e pour VGS de 0 • - 1 VIlUNtll:ES MECANl'.!UES

Hod~ de fonctionnement f VDS IDS NF

opt G. ga •CHz V mA dB dB mA I V

12 3 10 30c.w. 2.3 8.2

16 ) 10 2.7 6 30

llr1l1e

crx 14 page )crx 14

(AIlACTERlSlIQUES ElECTRIQUESHin !l'.e. Hal(

Courant drain en aaturationlOSS 35 70 100 mA

VOS = ) V , VGS = 0

Tenaion de pincement -VGSP 1.5 ) 4 V

VOS = )V , lOS = 0.2 IlIA

Transconductance gm 25 )0 IlIA!VVOS = 3V , VGS = OV II - IV

Courant de fuite grille-aource I GS 1 5 fAVOS = 3V , lOS = 0.2 mA

Gain en puisaence diaponible lilad mum

f 1 = 12 GHz HAG

f 2 = 16 GHz HAG

10

8

dB

dB

lI\ i J b ... t i Ull t .. I hJ e />1 U It

MUlle <i" f V Jus NF opt CdliS

fonL"t j Ullflt:l~ntG"~ V DIA dB db

12 ( 2.6 > 7.5c.w. 1 10

( 3 ) 6.016

Utlli~atlon en 4mpllflcateur 11nealre, application

f Vos lOS I'L 1 GpoGHz V 1111\ mW dB

c.w. 10 3 35 typ 20 typ 7

II-'OJ-.:)

I

_. -- --- --~-- -- , ..

GQ. -- I--- --

NF1• 1& , 10 '1

10

'.'t r.,.

I.

CU/

I -

~--- .. "

'.-----..

,----,. IOI'---~ ..,.......,

'II • 0,

~ I. II c..

, "t... ~ .

. " .2JJl]" '.. C')

\0 -I, IC,.&) _.

..........._---.1--1 II

crx 14 page ~

page 6 [I~ 14-----------------------------------------------------------------------.--------

'eo·H--f---1r--+-+-f---ir--+-+--=.;::-...:.....t---iI--'-n

1PAIlAMURrS 5 Voleufs typiqucs

VDS • ) Vi ID • 10 .Ai

80urce COIMIune TC

• 2) °C.

VO!i ::; 3V , 10

::; 10 rnA ,18mb Z~oC , Z ::; 50 ohms0

f.j

B. 81'8 Sf8 805 ,GHz 18

Imp~d8nceB d'entr~e 06 0.08/-114° 0.OZ6(-31,6)/11° 1.460,Z9/63° 0.72/-96° calcul~e8

~7 0.06/-1Z7° 0.OZ4(-3Z,4)/IZo }, 36( Z,6~)500 0.71/-105° -j

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° Coefficients de transfeft inverse

lZ 0.71/+160° 0.O~4(-Z~,3)/36° I.Z9(·Z.10)-300 0.71/-175° SOB Il-'(J)(J)

90· I

page 7 C~ X 14

------------------~-------------------~---~---------~---------------------

-189-

,

Coefficient de transfert directSfs

Vos • J vi 10 • 10 mA;o

T ~ • 2S c.

Impedances de sortiecalculees

+j

toH---+--.;;.;.;..........-+-;.;.:.-~.....,~-....._,._--__=r____r_

~

,goO

+'

i1eO·/+--+--+--I---i---f-"""T'-+-...:r--+--'T'""-+--T1 O·

j

NE673, lOW NOISE Ku·K BAND GaAs MESFET

NEe MICROWAVE TRANSISTORS SERIES

NE673PIII:~/lIU D/~/I:N8J(JNS

NE67300 (ClI/P)(Un;'. in I'm)

PACKAGE CODE· 83(Un;'. in mm)

DESCRIYTJONAND APfl/CATJON..'1

PIlElIMlNARY LUTA SHEET

Low Noise Ku-K Band GaAs MESFETQl SllVA'ION__.. ~ (lAYl"

:#~~~~:

J --f-+-++-+---+--+--I----l----J~ __~~_. - ~J =:~_-._--~~-._-J

D Bonding p.d .....

PERRJRMtlNCf CHARtilTERlflTK'Sf1i,'Z;('J

The device is available IS a chip INE613001. The chip'sgate and chenne' .re glassivaled with a thin layer 01SI,N. for mechanical protection only. The NE61383 isIn a rUllll8d hermelically so.led metal'ceremic slriplinepackage selected for NFopl performance at 12.0GH•. TheNE67383·4 is selecled lor NFopt performance at 4.0GH•.

The NE673 fealures a super low noise figure .nd highISsociated gain thru K·bend by .mploying • recessed 0.3micron gale and uipl••pil."ial technology for industrial,military, .nd spac••pplicltions.

JlATlIRFS

• VERY HIGH fmaxl00GHz

• lOW NOISE FIGURE0.4dB, Ga - 14.6dB at 4.ooHzO.8dB, Ga - 11.5d8 at 8.ooHz1.4dB, Ga - 10.OdB at 12.ooHz1.9dB, Ga· 8.OdB at 18.ooHz3.3dB, Ga· 6.OdB at 26.ooHz

• 0.3 MICRON RECESSED GATE

• N+ CONTACT LAYER(Triple Epitaxial Technology)

• PROVEN RELIABILITY AND STABILITY

It­IDoI

U 20 30

'MiOUltlf;v 4Gtld

•

"'"~• I',

o.~, I

I N - .V!'

• •N'.I I I

• •

TYPICAL NOISE FIGURE ANDASSOCIATED GAIN VS. FREQUEl"CY

FOR THE NE67383 ATVns· 3V AND IDS - JOmA

j

J.IIi

,.

- -----

II

---t--f'-.

"

II -

".

TYPICAL GAIN VS. FREQUENCYFOil THE NE67383 AT

VDS' 3V AND IDS - 30mA..r-""C'-r--,----.,,..,rr~~--~

...... , .SQ

..

,..

NOTES:

2. NE61383·4 Ilt.".d tDr NF DPt .' 4.00HJ. Th. ltand.,d NEal383 'It..tld .tI2.00H•.

3. Oeln C.leul.,lonl; MAO _~ Ckl.JkT'=1L 11.. ,.,AI:I - lSI I ~I - 181 alllS.al 218

11111

a.1 • A-511 5 11 -$II$al

4. TV~lcajw4lu.I D' nDI...Igu,...... thOM Dbt.ln.d wh.n 8O'Mo ot "'- d_lee. from .1.,.. IMMTlber 0' Iota ""'.,..Indntldu.Uy mtlUU,ed In • clllCuh with the Inputlndlwldu.Uy tuned tu otttein th. minimum v.lu.. M.'mumvaju...r. elh.rl••lllDllthed DI't th. plodwctlon Une .. e "10"--10" KI..n!nu , ••t with the '''t tu,e tuned '01the ".enellc" type but not '01 •.eh ,peelmen.

P Q 3.

PERFORMANCE SPECIFlCATlONSfTa-l5"CJNE PART NUMBER NE87300 NE67383/NE67383·4'

ItAJI RIGISURID NUMUR ZSK401PACKAOI COOl CHIP 13

SYMBOLS PARAMIURS AND CONDITIONS UNITS MIN TYP MAX MIN TYP MAX

'max Maxhnum Fflquency of Otcilla.ionII VOS· JV.IDS· 30mA GH' 100 100

MAG M••imum Avelleble Glln J

•• VOS· 3V, tDS - 30mA,. BGH' dB 15 15, • 12GHI dB 12 12'·IBGHI dB 8.5 8.6

Nfap. Op.'mum Noi•• Figu,e'-•• VOS • JV,IOS· IlImAf· 4GHz, fopt •.64L68°. Rn •.38 dB 0.4 0.4 0.6'f· BGH., rap•• .56L 115". Rn • .20 dB O.B 0.8t • 12GHI. I'ap•• .481. .155° • Rn •.20 dB 1.4 1.6 1.4 1.8, • IBGH•• lOop••.46L-3Jo, Rn ••40 dB 1.9•• 2BGH. dB J.J

G. ASiocl.led G.in a. Optimum NOi'. Figuf.•• VOS· 3V,'OS' 10mA,. 4GHI dB 14.5 12' 14.5,. BGHI dB 11.5 11.5'-12OHI dB 8.5 10.0 8.5 10.0:: ~::;~:

dB B.OdB 6.0

PldB Output Power .t 1 de Compr...lon Point•• VOS - 3V,lOS' 3l1mA1'12GHI dBm 14.5 14.6

SEE NOns ON A E

---y -. ---- ---.-- --_ •• _ ..... - -_••_ .....__ .. _ ..

ElfCTRICAll1IARACTfRISfICSf1Q-lf"CJ Nf61JOO COMhlONSOlJRCf SCAlTERINGPA/lAMETlllS

S22

·32-58-77-94

··107-123

139-169

137

.63

.~I

.62

.62

.61

.60

.57

.47

.43

.",

&12

613S20124

-7-15-31-58

.D4

.08/J7.07.07.os.10.11.II

....'"I---+-I___-+-+-~:Sd--;;;I____..t-......t-·

lat14010781683812

-II-42-lI4

(Vos - 3V,IOS-10mAI--------------III

-43 3.311-79 2.B5

-103 2.57-126 2.33-148 2.11-174 1.88

1&7 1.95III I.B384 1.74

-jIG

S-MAGN AND ANGLES:FREQUENCY (MHI!

2000 .1174DOO .8BBODO JI4BODO .71

10000 .7112000 .8414000 .6918000 .5718000 .82

....S-MAGN AND ANGLES: (VOS· 3V,IOS • 10mAI

FREQUENCY CMH., sn &21 SI2 sn2000 .115 -26 3.79 161 .04 79 .59 -134DOO .B9 -50 3.26 141 .08 66 .58 -24BODO .82 -70 2.B3 126 .08 56 .54 -33BODO .7B -88 2.55 114 .09 51 .50 42

10000 .73 -102 2.21 104 .10 48 .47 ·-4812000 .71 -114 2.16 93 .10 43 .45 -5514000 .71 -122 2.11 90 .11 44 .47 -62'8000 .67 -12B \.92 76 .11 43 .49 ··6418000 .8B -140 1.81 63 .11 40 .52 - 70

NE61JSJ COMMONSOlJRCESCAlTERING PARAMETERS

-

NE PART NUMBER NE61300 NE61383/NE61383·4'EIAJ' REOISTERED /\lUMBER

2SK407PACKAOE CODE CHIP 83

SYMBOLS PARAMETIRS A/\ID CD/\IDITID/\IS U/\IITS MIN TYP MAl( MIN TYP MAl('OSS Orlin Currlnl '1 VOS • 3V. VGS· 0 rnA 20 40 120 20 40 120Vp Pinclt..,,, Volt. o' VOS - 3V. V -0.5 -1.1 -3.5 -0.5 -1.1 -3.5lOS -O.lmA

9m Tranlconduclaflclt.1 VOS· 3V. mil '20 50 100 20'os-lOrnA 50 100

IGS Gill 10 Souru lMklge CurrinI • "A 1.0 10 1.0 10VGS - -5V

R.1t Thor....1R..llI.n<l (cit 01 C/W 190' 450PT TOI.' Power Oi"ip.don mW 400' 210

SEe NOTES ON PAGE 3.

ABSOllJTf MAXIMlJM RATlNGSf1Q-lf"CJSYMBOLS 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. rnA 120

Pin AF InJM,a1 Power - 40

Telt Channel Temper.lurl ·c 176

T.tg 5101. Temperltur. ·c -65-+175

IJH'll1'l1IAHACTlll/~TICSfTa~lf"CJ

POWER DERATING CURVEDC PERFORMANCE- ..

I \YOI·OY.. ----t i l--l--~

i "\ 1\\ D ,.

"'~i / Vi \ B .-..

" I V~ 1 / ~Ii '\ \ ,.Y~ I-"" ..-

• .~• .. ... 1M ... •• 1 , • • •

....II.-J JIhtPIII"JURI. 'I (c;. DIIl"1N YOL 'AOI. YoalYI

Bijlage 9 -192-

9. Resultaten van S-parameter-metingen aan GaAs MesFet's

In deze bijlage

transistoren. De

8,9,10 en 11 GHz.

Avantek AT-10650

Philips CFX 13

Philips CFX 14

NEC NE67383

staan de S-parameters van de gemeten

metingen zijn verricht op de frequenties

De volgende transistoren zijn gemeten:

, ,In de Smith-charts zijn tevens de 'typical' waarden van de

fabrikant vermeld.

/CDAVANTEK AT-10650,@

8

M =GemetenT =Typical

14\ @- \lJ T

Id=10 rnAVds:3,O V

278

278Transrnissie

98

512 188f--J--11--1:-...t

521 18814--.f--f----,t-----t

'·0

t~".luU

!

Id:10 rnAVds=3,O V

M =GernetenT =Typical

522

511

Philips

CFX 13

M =GemetenT _ T .. _:_~I

Id=10 mAVds= 3,0 V

611

271

88

PhilipsCFX 13

Transmissie

521 188

512 181

Id=10 mA

Vds= 3,0 V

M =Gemeten'T =Typical

T

Reflectie

511

522

I....\0(JJI

M =GemetenT =Typical

Id=10 mAVds= 3J OV

271

27.UI

Philips CFX 14

UI

Transmissie

521 188

512 188

M =GemetenT =Typical

Id=10mAVds= 3,0 V

Reflectie

Philips CFX 14, .....1' ttI_. I. -184

....'. -J.:<."__

522

511

NEe NE 67383

I.....ID())I

M=GemetenT =Typical

Id=10 rnAVds: 3,0 V

NEe NE 67383

9li!I

27.Transmissie 9li!I

512 188

Id=10 rnAVds: 3,0 V

M=GemetenT =Typical

Reflectie

522

511T

Bijlage 10 -197-

10. Versterking-, ruis- en stabiliteitcirkels

In deze bijlage worden metingen gedaan aan 5 transistoren

behandeld:

No. Fabrikant Type

1) Avantek I AT-10650-1

2) Avantek I I AT-10650-1

3) Philips CFX 14

4) NEC HE 67383

5) Philips CFX 13

De metingen zijn verricht bij een frequentie van 10 GHz.

De stabiliteitcirkels en de versterking-cirkels zijn bepaald

met het programma "GNCIRK", dat te vinden is in Bijlage 13.

De ruiscirkels 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 (0)

j) Vp : afknijpspanning

k) Idss verzadigings-drain stroom

('PhiLills

ret = If) J#YIIJ

-198-

7kfH1SiJto~ Yf:: 10 GH'2..

\If= - ~ V :IdS! -;::::; R' "'f A

CFX /3)

Ws;' V

.amp 1 . f ase811: .779 -145S 12: .1324 -1S21: .930 26~322: .7l37 -112DELTA= .5467095613156

1135.5625159741(= 4.36ee8672851GMS= 15.9373469254 dBGMAX= 6.5983683875 dBGamma source = .789956657977

146.824793641Gamma load = .72183559265

115.518716921***Stability circles***

InputCenter= 1.2764227749

146.824793641Radius= 7.1S733871133E-2

OutputCenter= 1.40301791149

115.518716921Radius= .199679821845

-199-

IMPEDANCE CMt AOIIITTAltCE COORDINATES

r =If) 6112. OW. ItO. A2.-.. ELECT RIC COMMN". ,",N~~.N.Jo, 0 ,_. MINTED N u.s.A. DATI: /3 - 0

o

M.S.

M. B.

-200-

Ci,eke/s.... 110. A'1.DATE 13 .. D

.._-

MAY7ji 5 &o~ :rf == ,0 61-/"2-

v,c = -oJ1g V

-201-

(fhlFll1tek II T-lo6st:J -I )

r" = 10 WlA ~J" ~ , V.:Id,& :: 3' JtY1 tJ,

amp 1 . t aseS 11: . 686 -138S12: .034 7321:1.9913 40S22: .571 -99DELTA= .38650759503

147.505873339K= 1.0589121313632GMS= 13.7612761842 dBGMAX= 12.2777617365 dBGamMa source = .889482861241

148.757515459Gamma load = .847196119833

117.756362114***Stability clrcles***

InputCenter= 1.53853767304

148.757515459Radius= .518552937163

OutputCenter: 1.97126575824

117.756362114Radius= .942883919841

-202-

111/11r1l:ek.AT- 10650-1

....... A2,.

"""TED

f= to GH"':l

..0 II 14 1.1 It • _uooo-5. 0 :l- I. II t.I

12. .. ... • 0.,. .Ot " ... I.' 1.0

• I .. ... •0 '2 I.'

IMPEDANCE Ott ADMITTANCE COORDINATES

.0

M. B.

M.8.

o

o

-203-

C;~ke/s

Oft. 110. 11.2.

MTE 13-08-"

fI viti Y1l:e 1<flT-lo65'O-1

-204-

""Y ELECT .. IC COlllMNY, ~NE .MIOK, N.ot, 0 .... ""'IfTED IN USA

IMP£DANCE OR ADMmAMCE COORDINATES

.4 .4

s.. " 1. I.12 14. IQ.

01 O'Z ,

1.5 14 t'

flflA'I'II:.ekIIT- 10 6 1J 0 -I

..4

-205-

"Iir~rJslsfo~ Jr (flt/l1Y7 bek

f = 10 GHz. :I'd -:: 10 m tl

~ ::: - o~ 86 V Ifiss = 3/ wtfJ

fJr-,06$O-')

V~s-;3 V

.:.mp 1 . f aseS 11: . 610 - 166S12: .097 -32S21:1.790 18822 : . 624 -116DELTA= .424437174033

102.235879119K= 1.2006897626GMS= 12.642949741 dBGMAX= 9.93554293222 dBGamma source = .742907247268-177.562970918Gamma load = .752592924734

131.321817273***Stabillty circles***

InputCenter= 2.90151759448-177.562070018Radius= .908274917729

OutputCenter= 1.92233427764

131.321817273Radius= .83327882992

-206-

11t/rJ Y} (;ek.fJ r-10.6 So - I

,.t.'t.'

052

t. .. 1. 212. 14 III

'8 .& l.

L£CT.IC COMPA.. Y. ~ ..£ .IIOO.......J., 01". "", ..T£D ,.. USA.

M.8

\Ii

-207-

Ctitke/s

on. NO. A2..

K"Y ELECT _IC COMPaNY, PINE: atIOOK, N.J., 0 .... ""'NTEO INU~ DAn;

IMPEDANCE OR AOflIITTANCE COORDINATES/It/IIYI t~k/JT-I06f56 - /

o

""'... .> I. IS 14 " I.• 1.1 I. to

o::

o

M.B

-208-

"AT ELECTltle CO""NY. "'N£~.N.J.,0'''. ""'NTED NUU.

IMPEDANCE Oft ADMmANCE COORDINATES

to. I.!. ~ "

111111Y1tel<II T- 106SD -I

f.: If) GH,

VjJ :: -2,,9- V

-209-

-r((AY1si.sto~ JJr (PhiLifls . CrX/Y)

:I:d:: If) WIll iltls = 3 V

4c(SS = TO rYlA

3ri1F·l .~:;li: .843~:;12: ~j4':::

~:: 2 1 : 1 . i':' (1::;22: .('10

-13~•-.,

-11 :-

DELTR= .5S626G~~:'37

11 ::: . 702370761to:: =- 1. -+ 345 14"':: 8 ~ S ~

G~S= 14.381176:l85 dBGMHA= 10.4':'6482j544 dBGamma ~ource = .887662318739

135. 71171·)793~:.

Gamma loa~ = .-~J809036956

126 . l~' 1205656:~:t::~St.3bi11 t/ ':: r',:les**:t:

InputCenter=- 1.1897:'~575':'2

135.711707930Radius= .138172Q52375

OI.JtputCenter= 1.43403~18535

126.15121215656~adius= .33026:353424

~'IO SIIITH CHAinIIlt.to h ' 50/1

CO..i O.S ,a.a

-210-

DATI '1.."3-0

owe... 11.'2.

to,.

I. of. S. !II. ,.. IQ

-..,.y tcAUD -..METtltS

,.. I. l4 ----~~

•

IMPEDMCE OR ADMITTANCE COORDINATES

KAY lLlCTalC COM~NY. PINlIlllOOK,N..I., 0'''. Plt'NTED N u.~

o

(lIM_

.......·CRIIlIIT

-

-211-

DW.IIO. 11.2.

oan; 23-0

-212-

(NEe NE 6r183 )

::I;f ~ /0 WI A l6's = .3 V:r"Sj ~ 29 mA

t:e1i(Jsisto~1lL

f:: 10 GH"t.

'1 :: -0,7'1 V

amp 1 . t ·:aseS11: .634 -162:312: .057 -22521:1.80e 18822: .639 -121DELTA= .401588590662

91.7082067015K= 1.69358883154GMS= 14.9636061271 dBGMAX= 10.8899367027 dBGamma source = .701124264579

171.585782868Gamma load = .705201322173

130.347085596***Stability circles***

InputCenter= 1.6256130262

171.585782868Radius= .429279051943

OutputCenter= 1.61110873178

130.347005596Radius= .418218992574

M. B.

-

-213-

TITU 7ftA YJ tiS I:OIt -lJZ ... 10 Oft. 110. A 2-Il:AY ELECT.IC CO"""NY. PIME 1NIOOt(, ........ 01_. ""MTED N u.s.A. DATI: 13 -fJ8 - "

IMPEDANCE OR AOMmANCE COORDINATES

...

.-

M.B.

.... ..,.. ..

1 4. ..

•T..

-214-

Ci',4 kefs

-215-

NEe

M.B'''11M CMAIIT I"OlIM 120.... KA' ~U:CT ,.IC co..... ,,'. ~I"~ eM)OK. NJ.. 0 '!III. ""INTED If Us..... DATE 11/-/l-'8~

IMPEDANCE OR ADMITTANCE COORDINATES

I!!". _, It" dBr""n - .....,~p~ ; 0,5"2. L. /3 so

"KW\ : /0..IL

..•

• 1 ,tf tot IQ

os 0'• •«1OTt"

o 0' ,, ,."

zcl =/11 WIn

Vd,sl ~o V

G"'R)( = /(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 Packard te Amstelveen bleek dat dit niet de

oorzaak kon zijn. Later bleek de werkelijke oorzaak te

liggen aan het feit dat de lengte van de verschoven

kortsluiting niet exact bekend is. Dit introduceert zodanige

fouten in de correctie dat het O-dB-niveau verschuift als

functie van de plaats in de Smith-kaart. Deze verschuiving

is het grootst voor een open lijn en bijna 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 open

lijn in plaats van een verschoven kortsluiting rechtstreeks

op de APC-7 connectoren van de netwerk-analysator. Als

meetobject is een kortgesloten stuk lucht11jn genomen.

Nu blijkt de correctie beter te voldoen.

Calibratie 3

Om deze calibratie met een open lijn ook te kunnen

verrichten voor SMA moet een gedefinieerde open lijn

beschikbaar zijn. H1ertoe zijn twee adapters gemeten in

"Eindhoven". Er zijn twee adapters uitgezocht die in het

frequentiegebied 8-11,5 GHz binnen 2 graden elektrisch even

lang zijn. Neem nu aan dat beide adapters identiek zijn en

gebruik de 'APC-7/SMA female' adapter om de ijking voor

kortsluiting en open lijn te doen. Vervolgens meet men de~ ,directivity met de sliding load op de 'APC-7/SMA 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

voor

komen

'port­

voor de

Gemiddeld maakt men een fout kleiner dan 0,2 dB

volledige reflecties. Dit betekent een effectieve

match' van beter dan 30 dB. Dit geldt eveneens

'directivity'. Om de precieze fouten te weten te

moet men beschikken over een verificatie set.

-218-CD:alibratie 1

1•• A.pJ. (JJ) 1•• A.pJ. (tBJ

•• t&SIJ (l-sJ..C) •• t &aJ a'M S/wrC)

•• •• aPe 3.5 6.85";

.-11 .-11

.21 .21... ...-.21 -.21-.-11 -.-11-.. -..-.. --.., (QI,) -.. ~, (QI,)

-1•• fa ..... CIa ... -1•• fa ..... CIa ...!!! !!! !!! !! ~ !! !! !! ~ ~.... ...

185

181(;gJ(l~ &aJ aw.-~

J,fNIC 3. 56. 65 ..;

182 171811. 1517!1178 19177176 ~, (QIz) 11

175 fQ ..... CIa ... fQ ..... CIa

!! !! !!! !! ~ !!! !! !! !! ...;... ...CtJIJr.U,., IW.

:alibratie 1 (l)1•• A.pJ. (J/)

.... A.pJ. (t:IJ)

•• t&aJ a'M~

tQJJ fSJIJlng L-'J

.61aPe 3.57.5..; l1JJtwftI.,tiyJ

as. •• -11.21... •

-.21 ..'V-.-11 •-.61

-.. ~, (QI,) ---. , (QI,)

-1•• fa ..... CIa ... • fQ ..... CIa ...!! !! !! !! ...; !! !! !! !!! ...;... ...

-1QJJ fSlttIJng L-'J

-9 &aJ af. S1tcrCJ OJttwftl.,dylaPe 3.51.5";

-5 225

-7 1.-{} 135-

-1191

~ , (QIz) 45-13

fQ ..... ct. ~ t!ilo I fQ .....~ ~ ~ ~

...;~ !!! ~....

215

2JI

215--., t&HU

CIa lilt - GQ ...!I! !I! ..; !! !!...

-219-@bratie 1

A.pl. (JJ) J•• A.pl. (JJ)u..-.eo6«l •• f

IAITeo6«l

.BI

.-11

.21..-.21

-.-11-.BI

~ , (fj1Iz) -.. ~ , (fj1Iz)

CIa lilt -L. GQ ... CIa lilt

!! !! ..; !! !! !! !! ..;... ...2!JI F_ fJ.g)

IJ.- , eoI:MJ 225 f a., eo6«l

:>ratie 1

J. • A.pl. (JJ)

.• t.,.

31

25~ f <TiHz)

lQ to...,~ ~ 21! fa

!!!! !!! !!!to...,

~

!!!! ~ !!!! !!! !!! ~...

A.pJ. (JJ)

t

~, (fj1Iz)

lQ ... CIa lilt lQ ...!! !!! !I! !I! ..; !! !!! !I!...

F_ rJ.gJ 51 F_ (tIegJ

t tJ.-, eo6«l 45 t-II

-220-@:ali bratie 1

1•• A.pJ. (til) 1•• A.pJ. (til)

.W

t1J_,.6«I .W

t•• ••• .fI ..fI

.21 .21... ...-.21 ~

-• .fI -• .fI

-.1iI -..-.W ---.. , (Qf,) -.W --. , fGHJr)

-1.. CQ ..... CIt "-1•• CQ CIt "!! !! !! !! ..; !! !! !! ..;.... ...,

F_ ft:J.gJIJ_,._ -2

tCo,.6«1

-.I -.I

-6 -B..g ..g

-11 -11

-12 -12

-14 -14-16 -16

-18 --. , f&H.) -18 --. , f&H.)

-21 CQ ..... CIt " -21 CQ ..... CIt "!! !! !! !! ..; !! !! !! !! ..;... ...Sol...OFF_~ GfPC 3.5) t., • 7.5_

:al ibratie 1 ®1•• ",J. (til)

1••",J.

.wt

lito. , .6«1 .wt

Co,.'-'

•• •••• ..fI

.21 .21<... ...-.21 -.21

-.. -..-.. -..-.W --. , f1iHz) -.w --., f&H.)

-1•• CQ ..... CIt "-1•• CQ ..... ClIa "!! !! !! !! ..; !! !! !! !! ..;... ...

F_ ft:J.gJ1Jwo,.'-' 18

t14 14

11 11

6 6

2 ~ F r&HV 2 ~, (QIz)

CQ ..... ClIa lila CQ ..... ClIa lila

!!! !!! !!! !!! .... !!! !!! !!! !!! ........ ....

&_'':--; llFl'..c~ (AFC.£ 5) L.a • 6. 6S _

-221-ibratie 1r Ailpl. frB) (tID

c.., ..1etJrt

trt'I

" .21..." -.21., -• .fI

• -..• ~, (QIz) -.. ---. , Ui1eJ

Ir lQ ..... CIt "- -J._~ ..... CIt "-

~ ~ ~ ~ ~ ~ ~ ~ ~ ~.... ....

r F_ (J.g) 511 F_ (J.g)

t ... .J:eJ t c.., "Iif 45

•s:, 31

SO 25---. , (QIz),

~ ..... CIt "- 21 ~ ..... CIt "-~ ~ ~ !!! ~ ~ ~ ~ ~ ~.... ....

Itl.... DH-i~ ( II.JJ 22IfF5lI ) Ill.... 0Ff_ q., ( II.JJ 22IfF5lI )

bratie 2

Ailpl. frB),t

Q.JI (SIlt/I"!] J.-I) «-7 GJllJrwUon

J} q.,,"" 2J S'Itr4

, . J) SJltII"!] I.-J.

"", I q.,~__ _ leU_

r .~

cm-€I#CJ"~

CI-"1I9 pF,.~ --., (QIz) a·,pFAil

C2-4.lE-29pFAII?lQ "- Itt • aa "-~ ~ ~ ~ ~....

, -F_ (J.g)Q.JI (SIldIns J.-I)

t --

/SJltIJ"!] I.-J:NtrrJ. - III-II,.IItJtIa/ 5372

,

/~

~ F (Qa;

lQ "- ~Q OJ llIill!! !! ~ ~ ~

-222-~Calibratie 2

J•• .,,1. (JJ) J•• "'1. (JJ)

•• tGSlI rs-i) •• t

GalI2J-V

•• •• ~---'-Jl.JJ• ./1 .-11.21

I.--.21

-../1

-..-.. --. F (QI,) --. F t&/IJr)

-L. ll:) ..... ella .. ll:) ..... ella ..~ ~ ~ ~

..;~ ~ ~ ~

...;.... ....

F_ fJeg) GSlI t!hMJ F_ fJeg)./5

t • t35 I.

25 I.

J5 116

--.. F t&/IJr) --.. F fGIIll)

ll:) ..... ella .. ll:) ..... ella ..~ ~ ~ ~

..;~ ~ ~ ~

..;.... ....

CJt....ufllf DtrI.

Calibratie 2J•• (JJ) J••

A.pL (JJ)

•• a-,_,-, •• t••• ./1 • ./1

.21

I..

-.21

-../1

-..-.. --.. F fGIIll) -.. --. F fGIIll)

-L. ll:) ..... ella .. -I•• ll:) ..... ella ..~ ~ ~ ~

..;~ ~ ~ ~

..;.... ....

J. F_ fJeg)a-,eUtl ea., eUtl

J56315

J2I 285

255

---. F (Q6t) 225

fiB (Q ..... 01 -. (Q ..... 01 -.~ !!! !!! !!! ..;

~ !!! !!! !!! ..;.... ....... -- .....

bratie 3-223-

CD(JJ)

.!M c.JllrwUOft

1)~

2J~

3) SlltIJng lA«ISlltIJng lA«I,N.l.tt Palo. <I

IIItIJ " 81MSr.,... 111M

~, f1iH,)

- Ira ... Ira Ira ... Ira ... ~, Nt'-11S1H ,..I. No. .IIJ!iB66

liS QS CII CII ~ ~..; ..;

~~ , Nt'-11S1H '-1........ ...

F.. ftI.sJ

tQJJ flJlrMJvli:y)

An-~.-rlng

oIwtnge~ i;o Nt'-11S1H..I. No. 5I1!Ji79 wi»- eJ-o-t-JlengUt l. l~-J

....... lJuwoUvl4y.t1ll 1Id• ..I. GQi_ic.

--. , f1iH,)

Ira ... Ira Ira ... Ira ...IS QS CII CII ~ ~

..; ..;~... ...

c.JllrwUOft IJftG

lratie 3

A.pJ. (JJ)1•• A.pJ. (tID

t&SU~ .!M t»pJ •• t

GaJ~

•••.fI.~..-.~

-..fI-..--., (QIz) -.. --., (QIz)

... Ira ... -L-.. Ira ... Ira Ira ... Ira ...~

..; ..; ~QS QS ell ell ~ ~

..; ..;~... ... ... ...

F.. ftI.sJ5 F.. ftI.sJ

t&SU~ .!M t»pJ -I

tGaJ~

3

2

1

-1

-2

-3

--., (Q/z) -4 --. F (Q/z)

Il Ira ... Ira ~ ... ~ ... -s.. ~ ... Ira ~ ... ~ ...is QS CII CII ~ ~ ~ ..;

~ QS QS CII CII ~ !! ..; ~ ~... ... ... ...

~~ I &~ - ~ -,~ ; Qc - ~ - •

(")to!. .1 .1 .1 .1 ... •

(")

8- ~ .!. ~ ~ .!.~

. . . ~ 0~ III 18 ¥ iilI lil 8.1 IS1 CJt til ~ &~ III ie _ QI _ ie III III

&1 "i 0- 0-

---'-t a ---.-t a.-to .-to

8.5 + I -&5 (5' 8.5 &5 ~ (5'

c( S w~

w9.1

I /fl.1 fl.1 fl.1

9.5 fl.5 fl.5 fl.5

JII. 8 I I I 1:1 I I I I JI. JI. JI.

JII. 5 .1+

IJI.5

[JI.5

IJI.5

tI I11.1 J. f + JJ.I ~ JJ.I ~ JJ.I ~"I) "I) "I)

11.5 N j + JJ.5 ~ JJ.5 ~ JJ.5 ~~....

J2.1 ~ ..L I J2.1 r J2.1 J2.1 -'- " Il\)

ll\)

~ .1 .1 .1 .1 .... . . . ~ ~ .!. J. J. .!. t!. .1 .1 .1 .1 ... • ~,po

~ ~ I . . . I8.1 "i III iii ~ iilI lil "i, &~ III ie _ QI ~,QI _ ie III III &1 IS1 CJt til ~

8.~ III III .. Vill .. III III iii

,- I "*---'-t r ---.-t

8.5 + &5 &5 8.5 ~

S ~9.11 fl.1 fl.1 fl.1

9.5 fl.5 fl.5

JII. JI. JI. JI.

JII. 5

IJI.5

IJI.5

IJI.5 n I11.1 J, , + JJ.I ~ JJ.I ~ JJ.I ~

"I) "I) "I)11.5 ~ , + I JJ.5 ~ JJ.5 ~ JJ.5 ~

J2.1 I .L I J2.1 J2.1 J2.1® I@)

, -2!1

, -41~ f (Q(z) ~ f (Q(z)

"- .... '" .... .... '" .... '" ~ .... '" .... .... '" .... -.ClII ClII QJ QJ

~ ~...; ...;

~QS QS QJ QJ

~ ~...; ...; C\i... ... ... ... ...

1.

5

-... , (GJIz)-2:i

-... , fIi1II)5'... .... ... .... .... ... .... ... ... .... ... .... .... ... .... ...ClII "ClII QJ QJ !!! !!! ...; ...;

~ ClII ClII QJ QJ !!! !!! ...; ...;~... ... ... ...

SoJtIretJ OFF_ SI.ri (JK 3. 5) L., - 6: 65 _

ibratie 3 @r A.pJ. (JJ) J•• A.pJ. (JJ)

r t 1J_,.t.I •• tr .-r .-11

r .21..-.21, -.-11, -.-,

~, (Q{z) -.. -..., (Q{z)

... .... ... .... ... .... ... -J.__ .... ... .... .... ... .... ...ClII ClII QJ !!! !!! ...; ...;

~ ClII ClII QJ QJ !!! ~...; ...;

~... ... ... ..., ,.

F-lJ.s)

IJ_,_'-' IA ••'-'

, 21

-225-®ibratie 3

IF A.pJ. (til)J•• A.pJ. (JJ)

1J_,_WtIJI t •• tJI .-'I .-11

• .21..-.21.. -.-11

JI -.-Ir -... , (GJIz) -.. -... , (GJIz)

... .... ... .... .... ... .... ... -J. __ .... ... .... .... ... .... ...ClII ClII QJ QJ !!! !!! ...; ...;

~ ClII ClII QJ QJ !!! !!! ...; ...;~... ... ... ...

F.. (J.g) U_s.UJ 1A,_MtI

Cal ibrat ie 3 (J)1. 1M A.pJ. (J/) A.pJ. (J/)

.81

tlJtoorreolaJ

t• ill

.48

.21II.

-.;f6i

-• ./11

-.ilI -.611

-.81 ... F (QIz) -.. .. F tQIz)

-1. __ II) "- II) II) "- II) "- -I.... II) "- II) II) "- II) "-Cld Cld as as ~ ~...; ....;

~ Cld Cld as as ~ ~...; ....;

~ I...... ...... ...... ......tvtv(Jl

185 185 IF.. (Jag) F.. (rIagJlIN

t lIN

tCorreoIaJ

lIB 1831 182181 1811 1179 179178 178177 177176 ... F tQIz) 176 ... F tQIz)

17!it.a II) "- II) II) "- II) "- 17!it.a II) "- II) II) "- II) "-Cld Cld as as ~ ~...; ...;

~ Cld Cld as as ~ ~....; ....;

~...... ...... ...... ......-- -- -------

-227-

(Jl)

$11 -5.51 S22e,...

~-Hzttr

~

r -7._r -7.51 ......

--. , (J;H,)

... -4-" Ira 'II Ira Ira 'II Ira 'IICIiS CIiS as as !! !! ..; ..;

~CIiS !! ... ...

SJJ S22

f 315

f 225

J.

f 45

f -.15

f -135'II Ira 'II Ira Ira 'II Ira 'II Ira 'II Ira Ira 'II Ira 'IICIiS CIiS as as !! !! ..; ..; CIiS CIiS as as !! !! ..; ..;

~... ... ... ...6tfJ-u. M/tpt r....... 1 Gf-*k AT-JI!J56-J) 1~1"'" Yt/rtdl Y

r A.pJ. (Jl) A.pJ. (Jl)$12f t t.,

f

___ Ehv ___ £frv_ Hztt _Hztt

f--., (QD) --., (QD)

r.. Ira 'II Ira Ira 'II Ira 'II Ira 'II Ira Ira 'II Ira 'IICIiS CIiS as as !! !! ..; ..;~ CIiS ar as !! !! ..; eo.;

~... ... ... ...

r -135

r -'- -225

ti -315.. Ira .. Ira Ira .. Ira lila .. Ira .. Ira lr) .. lr)CIiS CIiS Q( Q(~ ~ ...; ...;

~ CIiS CIiS CIS Q(~ ~ ::: ...;... ... ...

Bijlage 12 -228-

12. Ruis in microgolf-systemen (Deguelle, V.H.G.)

12.1 De invloed van reflecties op de ruisoverdracht van

microgolf-componenten

12.2 Invloed van reflecties op de equivalente

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

Voor de equivalente ruistemperatuur geldt dan

Tn • T12.Ti+(1-T12).Tom~

Uierin is k de constante van Boltzmann, Bn de systeem ruis­bandbreedte.

S11, S12, 521 en S22 zijn de elementen van de verstrooiings­matrix van het netwerk.

(3)

(2)IS211 2 • (1-1 f sl 2 )

T12 •11-sufsI 2

• (1-lnI 2 )

Voor T12 geldt

~U~S ~n m~croqo~r sys~emen

1 De invloed van reflecties op de ruisoverdracht van micro­

golf componenten

De invloed van reflectie. op de ruisoverdracht van micro­

golfcomponenten 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.

Voor de reflectiecoefficient f2 kan eenvoudig afgeleid worden :

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

I(\)(\)

lDI

( 5)

(4 )

antenne +

fig. 2.

stukje trans­

mlsslelljn ter

lenqte 12.

lolld

I•

Ii rl--I ..

1

tR r;_1-

l-S11. fs

S12.S21.fsf2 • S22 +

(1-1 f21 I). (1-1 fll I)P2 • Pa2.a2 met a2 •

11-f2.fljl

Voor het verband tussen het werkelijk geleverde vermogen enhet be~chikbare vermogen geldt

a2 noemt men de aanpassingsfactor of matchfactor op referentie­

vlak 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 infig. 2 getekend i ••

(1)

Vervanging van ruisbron + passief netwerk door

een equivalente ruisbron met eenzelfde reflec­

tiecoefficient.

fig. 1.

Voor het beschikbare ruisvermoqen op referentievlak 2 kan qe­

steld worden •

Voor Tn2 vindt men uit (7) en (13) z

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)2 Invloed van reflecties op de equivalente ruistemperatuur

van de ontvanqer

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 transmissie­

lijn wordt dan qavonden :

Invullen van (8) en (9) in (2) levert

IC\)

WoI

I~,."

Voor het aan de bron qeleverde ruiavermoqen qeldt :

fiq. 3. Versterker qevoed uit bron met

reflectiecoefficient fa.

Het door de versterker qeproduceerde ruisvermoqen kan

opqedeeld worden in twee stukken : name11jk een qedeelte

dat rechtstreeks aan da uitqanq van de versterker ver­

schijnt, 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 ver­

sterker verlatende en intredende qolf aan de ingang.

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.

r. I r:.-1-- I1 J, i

~~M.~8~71I II I

1 1.

(3)

(2)

(11 )

(0)

(8)

(9)_j £!l• A

eW'.

j 2wl1 - 'T

f2 - q .fa.e

gl.U-1 fal 2)t12 •

1-!nI 2

Sl1 - S22 • 0

S21 • S12 •

(12) combineren met (10) resulteert in z

Substitutie van (8) en (9) in (4) qeeft

Voor het beschikbare rui.vermoqen op referentievlak 2 wordt dan

qavonden • Pn2 • k.Tn2.Bn.(15)

ails de matchfactor op referentlevlak 1.

Voor de aan de bron gereflectaerde rUlsgolf b geldt

Gelljkstellen van (21) en (22) geeft :

al.k.T2.8n· (I-IfViI) .k.Tr.8n (23)

b • fs.a

(15) gaat hlermee over ln

(l6)

(l7)

Met al •

T2 •

(l-I fv I I) (l-I f s I J)

11-fv.fsl I

11-fv.fsl l .Tr

(l-lfsI 2)

vlndt men voor T2.

( 24)

Voor het aan de bron gereflecteerde rUlsvermogen geldt dan

al.k.Tr'.Bn·lfsl lPnr· lall.lfsl l • (l8)

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.

olt ls ook het rulsvermogen dat de versterker ln gaat en ver­

sterkt worclt.

Wlllen we dlt vermogen karakterlseren door een bron met tempe­

ratuur Tl dan moet gelden

C ls hlerln een correlatleterm.

Voor de totale rulstemperatuur geldt dan

Pnr • al.k.Tl.8n (l9)

Ifsl 2

Tn· ----l-Ifsl l

11-fs.fvl l .Tr• Tr' + + C

l-lfsl 2(25)

Il\)Wt-"I

Ifsl l

Tl • Tr' • (20)l-Ifsl l

Het rechtstreeks geleverde rulsvermogen kan afkomstlq gedacht

worden van een bron met temperatuur T2 aan de lnganq.

Deze bron levert een rulsvermogen van :

Gelljkstellen van (18) en (19) levert

Pn • al.k.T2.8n

Indlen fs • 0 geldt T2 • Tr.

Voor het door de bron geleverde rulsvermogen geldt dan :

Dlt rulsvermogen moet onafhankelljk zljn van fs.

(21)

(22)

Van mlcrogolfcomponenten wordt meestal alleen Tr opgegeven.Tr' en de correlatleterm zljn niet bekend.

In veel mlcrogolf versterkers ls de lngangspoort voorzien vaneen clrculator. Dlt ls getekend ln flg. 4.

flg. 4. Mlcrogolf versterker met clrculator aan de inganq,

gevoed ult bron met reflectlecoefflclent fs.

- I -

De uit de versterker komende ruis wordt nu gedissipeerdin 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

- 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.

Ifs 12

Tn • • Tomq +1 - Ifsl 2

Il-rs.flI 2

l-lrsl 2• Tr (26) Voor het gemeten ruisvermogen in situatie a geldt

Pna • k.8n.G.[Ts+Tr] (271

3 Meting van ruistemperaturen

~.l De meting van de ruistemperatuur van een ontvanger

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 opstel­

ling volgens fig. 5.

Voor het gemeten ruisvermogen in situatie b vindt men

Pnb • k.8n.G.[Tomg + Tr]

Delen van (27) door (28) geeft

Pna Ts + Tr

(28)

(291

II\)WtvI

APnb Tomq + Tr

uit (29) volgt voor Tr :

B

G J 7ft

H C> 1_"RJbPnb.Ts - Pna.Tomq

Tr - Pn. - Pnb

(30)

fig. 5. Meetopstelling ter bepaling van de ruis­

temperatuur van een versterker, met

behulp van een ru1sbron.

Er wordt in eerste instantie van uitgegaan dat tussen

ruisbron en versterker ideale aanpassing is.

temperatuur van een ontvanger

I[\)

WWI

(36)

( JSI

(J4 I

(JJ)

(32)

. Tomg +

• Tab

11-n. rvl 1

1-ln1 1

Irsl 1

+ • Tomg ~ Tea1-lrsl 1

• BIt

11-n. rvl 1

- et.1-ln1 1

(u-l n I 1) U-lrvI 1

)

\ 11-n.rvI 1

11-rs. rvl 1

1-lrsl l

u-I r sll ) u-I rv 11)

11-rs.rvI 1

en

Stel verder

en Tomg.

Stel Ts •

Uit (31) en (32) kan ala de ve~ogena Pna en Pnb bekend zijn

de temperatuur Tr bepaald worden.

Voor het in situatie b gemeten ruisvermogen aan de uitgang

van de versterker zal gelden :

pna • G.k.Bn. [ To •U-lrsI 1

) U-lrvI 1) Irail

+ • Tomg +11-rs.rvI 1 1-lral l

11-ra. rvl 1

Tr ] (ll )

1-lrsl 1

r:I­I!

B

A

fig. 6. Meetopstelling ter bepaling van deruiatemperatuur van een verat~rker

met medeneming invloed reflecties.

Nu wordt de situatie onderzocht waarbij de bron en deload niet ideaal aangepaat zijn.De bron heeft reflectiecoifficiint r. en de load heeftreflectiecoefficient rl.Verder wordt aangenomen dat voor de ingang van de ver­sterker een circulator is aangebracht, zoals meestalhet geval is.· Deze circulator wordt ideaal verondersteld.Er wordt dan de situatie verkregen zoals die in fig. 6getekend is.

Uit de metingen willen we Tr bepalen zoals deze in para­graaf 2.2.2 gedefinieerd ia.

Delen van (31) door (32) en subsUtuUe van (33), (34), (3S)

en (36) levert I

Voor het in situatie a gemeten ruiavermogen aan de uit­gang van de versterker zal gelden :

Pna

Pnb

Tea + 8a.Tr

Teb + 8b.Tr(37)

- 11 -

Voor Tr wordt dan gevonden I

Pnb.Tea - Pna.TebTr •

pna.llb - Pnb.lla

(18)

- J.~ -

3.3 De invloed van meetfouten op de nauwkeuriqheid van degemeten ruistemperatuur Tr

De invloed van meetfouten wordt het eerst geanaliseerd

voor het reflectievrije geval.

Voor de ruistemperatuur gold in dit geval

.eflectiecoefficiinten nul zijn, gaat (38) overIndien aIle A

in (30).

Ts - Y.TomgTr -

Y - 1(UI

Pna(dit is 10 log ---I

Pnb

Voor de invloed van variaties in Ts, Tomg en Y geldtomdat vaak het verachil in dB'. tussen Pna en

Pnadrukken we Tr uit in ---.

pnb

Pnb bepaald wordt

dTr - ( ~Tr) (~Tr )-- • dTs + --- • dTomg +~TS ~Tomg (~Tr)dY .dY ( 42)

Dan geldt I

PnaTea - • Teb

pnbTr -

Pnalib - lIa

Pnb

Pnawordt gelijk gesteld aan Y dan vindt men

Pnb

Tea - Y.TebTr -

y.ab - aa

(39)

(40)

Ala we de fouten in relatieve waarden willen uitdrukkengaat (42) over in I

~_eTr) • err J

ITs dTs Tomq dTomg l\)

+ JTomg--- + (il

Tr ;)'1'. Tr Ta Tr Tomg tI'>I

(~:) .Y dY

(43)Tr Y

Voor de partiele afgeleiden geldt :

Voor het reflectievrije geval gaat dit over in

Ts - Y.TomCJTr· ------

(41)(~Tr) 1 (~Tr J

dTs .;:;' ~TOrag).~ .(~'l'r\

Y-l Jy.JTOIICJ - Ts

(Y-ll 2(44 )

Y - 1Subatitueren van (44) en (411 in (43) geeft I

dTr-- .Tr

Ta

Ts - Y.Torag

dTs

Ts

Y.Toac)

Ts - Y.TOIDlJ

dTomg--- +

Tomg

Y('1'01119 - Ta) dY(45)

(Y-l).(Ts - Y.Tomg) Y

. .- .. _ .... '- .... .&'" WUJ;Ul; UCIO gevonaen Voor het gemeten rUlsvermogen in si~ua~le a ge4ca~ V04~en. \~AI

IdTrI I Ts I IdTs I I Y•Tomg I-;; • Ts - Y.Tomg -;; + Ts Y.Tomg IdTOmg! ...

TOIIICJ

dYyI (46)

Pna • [

(i-I r a I 2) (1-1 rv I 2) I r a I 2_________ + • Tomg ...k.8n.G. Ta. 12 1 Ir 12

11-ra.rv - a

11-ra.rvI2

]• Tr

1-lral 2(47)

Voor het gemeten ruisver~gen in situatie b geldt volgens

(32)In principe is het mogelijk om de invloed van meetfoutenin 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 reflec­

tievrije geval is gedaan.

4 De meting van de antenneruistemperatuur

Pnb - 1t.8n.G.• Tomg ...

(48)

Iedere antenne levert aan zijn klemmen een zeker ru1a­

vermoqen. Oit ruisvermogen kan gerepresenteerd worden

door een ruistemperatuur Ta.

Indien een ontvanger ter beschikking is met een bekende

rulstemperatuur tan da antenneruistemperatuur op een­

voudlge wljza gemeten worden. Oit kan gebeuren met d.

meetopstelling volgens fig. 7.

PnaVoor Y - ----- geldt dan

Pnb

( (1-1 r a I 2 ) • (1-1 rv I 2 ) I ral 2

Ta. +11-ra. rv 12 1-lral 2

Y •

(Tom9 '

(1-1 rll 2) • (1-1 rv I 2 ) Irll 2

...I1-rl. rvl 2 1-ln1 2

11-ra . rvl 2 )

TOIll9 ... . Tr1-lral 2

I(\)U)(]II

(49)

- cab

(50)

• fla

- Cia

11-ra. rvl 2

1-lral 2

u-lrlI 2). U-IrvI 1

)--------- ...11-rl.rv I 2

(i-Iral 2).0-1 rvl 2)

11-ra.rv l 2

Stel

.....---1:.4

n-I-I

A I [>1,cl1r1tent1e

11, rv-. -i

Bi

[>~kttlJ

f1g. 7. Meetopstellinq ter bepaling van de antenne­

rUistemperatuur.

Il-rl.fvl J

l-lrll J

(50) en (49) levert ;

• yb

- A::J - - Hi -

l.S De invloed van meetfouten op de nauwkeurigheid van de

meting van de antenneruistemperatuur

De invloed van meetfouten op de nauwkeurigheid van de

metinq van de antenneruistemperatuur kan op de~elfde

manier bepaald worden a18 in 3.3.

aa.Ta + aa.Tomg + ya.TrY • -----------

ab.Tomq + yb.Tr

Voor Ta volgt dan :

Er geldt ;

(~Ta) ()Ta) (~Ta )dTa • 'y • dY + ~ . dTr + ------ . dTomqQ dTr ;)Tomg

(54)

Voor de partiele afgeleiden vindt men uitgaande van (52)

Y.ab.Tomq + Y.yb.Tr - ya.Tr - aa.TomqTa •

aa

Indien alle reflectiecoefficienten nQl ~ijn gaat (52)

over in :

(52)

e:a

).

ab.TolII9 + yb.Tr

aa

Ta • Y.Tomq + Tr.Y - Tr

of

Ta • Y.Tomq + Tr.(Y-l)

(~Ta). Y.yb - yaI

dTr( 55) rvaa (,.)

(53)

(dTa )

(l)

Y.ab - sa I

~Tomg • aa

Voor de relatieve fout in Ta ten gevolge van de rela­

tieve fout in Y, Tomq en Tr wordt dan qevonden :

dTa

Ta

(ab.Tomg + yb.Tr).Y

Ta.aa

(Y.Clb - lla).Tomq

dY cy.yb - ya) .Tr- +

Y Ta.aa

dTomq

Tomg

dTr-- +

Tr

(56)

Voor de worst case aituatie geldt dan I

.1 dY I+ I(Y.yb.- ya) .Tr 1.1 dTr 1+V h.~ ft

(Y. Clb - Ba).Tomq dTolDq

TOIIICJ

(57)

Voor het qeval dat alle reflectiecoefficlenten nul zljn vlndt men

--+---dTa

Ta

Y. (Tomq+Tr)

Ta

dY

Y

Y.Tr

Ta

dTr

Tr

Y.Tomq

Ta

dTomq

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:

TEKUPL:

TEKDWN:

1POORT:

berekening van linkbudgets

, I

afdrukken van de tekst voor de uplink

I I

afdrukken van de tekst voor de downlink

correctie van reflectiemetingen met

analysator

netwerk-

2POORT:

TMTRIX:

NSCIRK:

SUBLST:

SUBPLT:

RUIS:

correctie van reflect ie- en transmissiemetingen met

een conventionele netwerkanalysator

"de-embedding" van S-parameters van GaAs MESFET

berekening van ruiscirkels aan de hand van de

invoer van l)Fmin 2)rmin 3)Rn

berekening van subreflector coordinaten

het plotten van de subreflector contour

berekening van Fmin en rmin uit vier onafhankelijke

ruisgetal-metingen met hun bijbehorende reflect ie­

coefficient

GNCIRK: berekening van

versterkingcirkels

de instabiliteitcirkels,

M-MIN: berekening van de minimale waarde van de ruismaat M

uit de S-parameters en de ruisparameters Fmin,rmin en Rn

5 REM PRUGRAMMA TER BEREKENINGVAH LIHKBUuGETTEH VOOR SATE

LLIET COM"~NICATIE10 REM FILE HAME SATLHK15 CON U.P.O.K.H.R2'1 OEG25 H=3578630 R=6378.235 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£175 OISP "**POS,TIOH TX EARTH ST

ATIONU"80 WAIT 200085 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 2000130 OISP "ENTER UPLINK FREQUEHCY

\GHz)"135 HlPUT U(25)149 OISP "EARTn STATION TX"145 lolA I T 2000150 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 2090220 DISP "EHTE~ e ATMOSPHERIC LO

S8 -dB)"

SATLNK225 INPUT U(B)239 OISP "**SAT~LLITE~*"235 WAIT 2999240 OISP "ENTER 12 SATELLITE G/T

\dB/K)"245 INPUT U<l2)259 OISP "ENTER 13 GAIN LOSS TO

STATION \dB)"255 INPUT U(13)269 OISP "ENTER 17 BITRATE

I.I/sec. )"26'5 INPUT U<l7)279 OISP "ENTER 19 FLU~. DENS. S

ATUR, .dBw/_*.)"275 INPUT U( 19~280 OISP "ENTER 29 RELATIVE GAIH

STEP ,dB)"285 INPUT U(29)299 U~26)=399/U~25)

295 P(2)=FHCl(P(1»390 P(4)=FNCl~P~3»

395 P(19)=FHCl<?(9»319 A=COS(P(1&)-P<4»315 B=COS(P(2»329 C=A*B325 P(12)=FNC2(ATN(TAH(P(10)-P(4

»/SIN(P(':):»)339 0=SQR(R*R+(R+H)l<R+H)-2*R*(R

+H)*A:t.B)335 C=COS(P(19'-P(4»tCOS(P(2»349 C2=SQR(1-C*~)

345 P~11)=FNC2(NTH«C-R/<R+H»/C

2»3'50 U(6)=U(1)-U,2)-U(3)+U(4)-U('5

)

355 U(7)=20lLGT'4*PI*O/(U(26). 909901) )

369 U(9)=U(7)+U,a)365 U(19)=U(26)i991*(U(26)l.001

)/('UPI)379 U~19)=19*LGT(U(19»

375 U(11)=U(6)-~(9)-U(lO)

389 U(14)=U(6)-J(9)+U(12)-U(13)385 U(15)=-228,6390 U~16)=U(14'-U(15)

395 U(18)=U(16)-10*LGT(U(17»490 U(21)=U(19)-U(11)-U<20)495 PLOTTER IS ;a5419 OISP "POSITIONIZE PAPER AND

PRESS CONT"415 LIMIT429 PAUSE425 CSIZE 2.5439 "OVE 59.87.5435 II1AGE 80 OD449 LABEL USIHG 435 P(l)445 LABEL USING 435 P(3)450 LABEL USIN~ 435 P(9)455 LABEL USIHG 435 P(11)460 LABEL USING 435 P(12)

465'4701475.488;485,498'495'589. 585S19

!515,528525539535548545559555568565578575588581582

583584585599595698695618615620625638635640645659

.655

660665

671]675

6138685699695

700705719715

LABEL USING 435 ; 0LRBEL " "LABELLABEL USING "80.5D" ; U(25)FOR K=26 TO 27LABEL USING 435 ; U(K)HEXT KLABEL " MLABEL " "FOR K=l TO 5LABEL USING 435 U(K)NEXT KLABELLABEL USING 435 U(6)LABEL " "LABEL • "FOR K=7 Tu 11LABEL USIHG 435 ; U(K)NEXT KHOVE 125.87 5LABEL " "FOR K=12 TO 16LABEL USIHG 435 ; U(K)NEXT KLABEL USING "50,E" ; U(17)LABEL USlhG 435 19*LGT(U(17»FOR K=18 TO 20LABEL USIhG 435 U(K)NEXT KLABEL M "LABEL USIhG 435 U(21)"OVE 10.18LABEL USIHG M10X.l09A" ; OSGOTO 655REM BEREKEH1NG DOWNLINKOEF FHC1()c.)FNCl=IP(X)+fP(X)*10/6FN ENDOEF FNC2(X)FNC2=I~(X)+FP(X)*6/19

FN ENDREM BEREKEHIHG DOWNLINKOISP "**PO~ITION RX EARTH STATION**"WAIT 2099OISP MENTER LATITUOE(de~ .• in

HORTH=+)"IHPUT P(5)OISP "ENTER LONGITUOE(de~,.i

n EAST=+)"INPUT P(7)DISP "****l~OOwNLINK***l**"WAIT 200eOISP "ENTER DOWNLINK FREQUENCV ~.~Hz)"

IHPUT 0(19)DISP "**SHTELLITE**"WAIT 2009OISP "ENTER 1 SATELLITE MAXEiRP (dB~)"

VERVOLG SATLNK

I[\),p..oI

1175 LABEL " ..1188 LRBEL " "1185 FOR K=7 TO 121198 LABEL USING 435 O(K)1195 NEXT K1208 HOVE 125,8,.51285 LABEL " •1218 FOR K=13 Tu 191215 LABEL USIH~ 435 O(K)1220 NEXT K1225 LABEL USIII~ 435 18*LGT<0(

19»1239 FOR K=28 Tu 261235 LABEL USING 435 O(K)1240 NEXT K1245 LABEL USIN~ 435 18*LGT(0(

26) )1250 LABEL USIN~ 435 0(27)1255 LABEL • ..1268 LABEL M •

1265 LABEL lJSIllG "4X,0.E" ; 0(28)

1278 FOR K=29 Tu 331275 LABEL USI1G 435 ; O(K)1288 HEXT K1285 HOVE U" 181298 LABEL USIN~ "18X,18BA" i 0$1295 END

O(K)

P(5)P(7)P(13)P(14)o

USING "80.50· ; 0(40)USING 435 , 0(39)USING 435 ; 0(41)" .

'935 P(6)=FNC1(P,5»948 P(8)=FNCl(P(7»945 A=COS(P(18)-P(8»950 B=COS(P(6)'955 C=AlB968 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»/C2)

985 0(6)=O(I)-D,2)-10lLGT(0(3»­0(4)-0(5)

998 0(7)=20lLGT(4*PI*0/(O(39)'.008801»

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 7851875 OISP "POSITIONIZE PAPER ANO

PRESS COHT"LIHITPAUSECSIZE 2.5HOVE 58.8;'.5LABEL US I IIG 435LRBEL USING 435LABEL USING 435LABEL USHl~ 435LABEL USING 435LABELLABELLABELLABELLABELLABELLABELFOR 11:=1 Te 6LABEL USING 435HEXT K

1888i 1885: 1898; 1895

118811051118

·lU5, 11281125113811351148114511581155116811651178

720 INPUT 0(1)725 OISP "ENTER 2 OUTPUT BACK OF i

F <ciB)"730 INPUT 0(2)735 OISP "ENTER 3 NUMBER OF CARR

IERS"740 INPUT 0(3)745 OISP "ENTER 4 GAIN LOSS TO S

TATION (dB)·750 INPUT 0(4)755 OISP "EHTER 5 POINTIHG LOSS

(dB) "760 IHPUT 0(5)765 OISP ""PROfAGATION OOWHLIHK

**"770 lolA IT 2800775 OISP "EHTER a RTMOSPHERIC LO

SS <dB)·780 IHPUT 0(8)785 T=EXP(-0~8)JLOG(10)/10)

790 0(9)=299*(1-T)795 OISP "AT"OSPHERIC LOSS HOISE

TEMP.=",0(3),"K·890 OISP "l'E~RT~ STATIOH RXll"80S WAIT 2008818 OISP "EHTER DIAMETER RECEIVE

ANTENHA ~la)"

815 INPUT 0(41)820 OISP "ENTER 13 ANTENNA PEAK

GAIN (.:sIn"825 INPUT 0(13)930 OISP "EHTER 14 POIHTING LOSS

~dB) ..835 HIPUT O( 14)840 OISP "ENTER 16 PRE LHA LOSS

(dB) "645 INPUT 0(16)858 OISP "ENTER 17 RECEIVER HOIS

E TEMP. (,0"855 INPUT O( 17>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 200089B 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<dB)"925 INPUT 0(31'930 0(39)=308/~(48)

TEKUPL TEKDWN

FILENAME TEKUPL 175 LABEL . .1 RE" TEKST DOWHLIHK 299 "O..,E 09.87.51 I

i. ! TEKST IJPL I ~IK 177 "OVE 89.87 S 2 RE" FILEHA"E TEKDWH 295 LABEL ·EARTH STATIOH·5 PLOTTER IS 7(15 189 LABEL ·SAT£LLITE· 5 PLOTTER IS 795 218 LABEL " 13 ftHTENNA PEAK GAIH

PRHlTER IS 7135 185 LABEL " 12 ",nTELLITE G/T 7 PRINTER IS 795 ciB"~.

7' PldNT ·'JS4· dB/K· 8 PRIIH ·"'S5" 215 LABEL " 14 POIHTIHG LOSS:3 PRINTER IS ::: 199 LABEL " 13 (;!=lIN LOSS TO STAT 9 PRINTER IS <: dB"

10 CSIZE 2.5 IOH dB" 19 CSIZE 2.5 228 LABEL " 15 ,-<ECE IVED POWER12 FFAI1E 219 LABEL " 14 uPLIHK C/T 12 FRA"E dBW"15 MOVE 5.95 dBW/K· 15 "OVE 5.95 225 LABEL " 16 PRE LNA LOSS36 LABEL " 215 LABEL " 15 BOLTZ"AHH'S COHST 29 LABEL " dB"

UPLIHK BU AHT dBW/Hz.K" DOWHLIHK 230 LABEL " 17 RECEIVER HOISE TEO~ET CALC~LATI0H" 220 LABEL " 16 UPLIHK C/H9 BUDGET CALCULATIOH" "PERATURE 1("

15 LABEL /JBHz" 25 LABEL " " 235 LABEL " 16 nHTEHHA HOISE TE"40 LABEL 225 LABEL " 17 BITRATE 39 LABEL PERATURE K"~5 LI'lBEL "LAT lTUDE EARTH STATIO l/sec. " 35 LABEL "LATITUDE EARTH STATIO 248 LABEL .. 19 TOTAL SYSTE" HOIS

N TX o:I;<,~.lllin" 227 LABEL " H RX d;<''J .• io'' E TEI'lP. ....50 LMBEL "LONGITUDE EARTH STATI dBHz" 49 LABEL "LOHGITUDE EARTH STATI 241 LABEL ·

ON TX d"''J ... in'' 230 LABrL " 18 uPLIHK C/H ( 1 CAR OH RX cie'J .• in· ,jilK"55 LABEL "LONGiTUDE qATELLITE RIEl.:> .jB" 50 LABEL • ELE'JATI OH AHGLE 245 LABEL " 20 G/T

IJ~9.lDin" 235 LABEL " 19 IHPUT FLUX DEHS. je'J.llin" JB/K"613 LI'lBEL "ELE";j rIOtl ANGLE SAT. dBW/.l.· 55 LABEL "AZIMUTH AtlGLE 259 LABEL " 21 DOWHLIHK C/T

,j~c:I. mir. I' 249 LABEL " 20 ReLATIVE GAIH STE de'J.min" oBW/K"65 LI'lBEL "AZI:1i.JTH At~GLE P CIS" 60 LABEL "DISTAIo4CE EARTH STATIO 251 LABEL " 22 DOWHLIHK C/H9

'J~9.minrl 245 LABEL tl TO SAT .~ni " .::IBHz"70 LABEL "DISTrlNCE EARTH STATIO 259 LABEL " 21 INPUT BACK OFF 65 LABEL 252 LABEL " 23 DOWNLIHK C/H

H TO SAT. Km ll oS" 70 LABEL dB" I75 LABEL 255 Elm 75 LABEL "DOWlli-IHK FREQUEHCY 265 LABEL If 24 OJERALL C/T £\)

86 LABEL ':;Hz" dBW/K" ,p..85 LABEL "UPL!H~ FREQUENCY 89 LABEL ·DOI,nlL IHK WAVELEHGTH 279 LABEL " 25 OVERALL C/H0 PER .....

I~Hz· '1111I- CARRIER dBHz" I90 LABEL "lIPL 1'1,( WAVELEII'~TH 65 LABEL "DIAMeTER RECEIVE AHTE 275 LABEL " 26 fllTRATE

u'Im" HHA II" ./sec"95 LABEL "DIflMETER TRAtIS"IT ANT 90 LABEL 277 LABEL "

EHHA lit II 95 LABEL "SATELLITE" OJBHz·1130 LABEL 100 LABEL " 1 SATELLITE "AX EIR 280 LABEL " 27 E'H0105 LABEL "EARTH STATIOH TX" P dBW" ciB"liB LABEL M 1 ;lPA "AX POWER 105 LABEL " 2 OUTPUT BACK OFF 285 LABEL

·:JBW" dB" 290 LABEL "DE"OjjIJLATIOH·115 LABEL " ~ OUTPUT BACK OFF 119 LABEL " 3 .-lLJ"BER OF CARRIER 29S LABEL · 26 BIT ERROR RATE TA

.:JB" S" RGET"120 LABEL . '3 fEEDEF. &. FILTER L 139 LI'lBEL " 4 l~nIH LOSS TO STAT 399 LABEL " 29 i/H9 THEORETICAL

ass aB" IOH dB M .:lB"125 LABEL M 4 NNTEHHA PEAl< GAIN 135 LABEL " 5 f-OIHTIHG LOSS 305 LABEL · 30 MODE" DEGRADATIOH

:..B'· dB" ClB"1313 LABEL " 5 FOlHTIHG LOSS 149 LABEL " 6 '::IRP SATELLITE TO 319 LABEL " 31 DISTORTIOH Ie IHTE

o:IB M STAT I OI~ jBW M RFEREHCE \JB M

132 LABEL . " 159 LABEL 31S LABEL " 32 E/H0 PRACTICAL135 LABEL " 6 ::IRP EARTH STATIO 155 LABEL "PRO?';':;ATIOH" ciS"

H claw" 160 LABEL " 7 fREE SPACE LOSS 320 LABEL · 33 ,'IARG I H140 Lt'tBEL " . dB" /JEt"145 LABEL "PRO?MGATI Otl" 165 LABEL " 8 nTI'lOSPHERIC ATTEH 32S EHD1'5i} LABEL 7 Fi<EE SPACE LOSS UATIOH aB"

(JBII 167 LABEL " 9 iH". LOSS HOISE T

155 LABEL " 8 Arl'lOSPHERIC ATTEH EI'lPERATURE VIIUI'lTIOH dB" 179 LABEL " 10 iOTAL PROPAGATIOH

160 LABEL .. 9 rOTAL PROPAGATIOH LOSS ..JB·LOSS oS " 175 LABEL " 11 I/EFF.APERTU~E IS

165 LABEL " 10 :/EFF.APERTURE IS OTR. RAD. dB/.l .. "OTR. RAD :18.*.. " 189 LABEL " 12 POWER FLUX DEHSIT

17'13 LABEL .. 11 ~OWER FLUX DENSIT Y o:IBW/_l.,"Y dBW/.*Il"

LATITIIE EARTH STATItit lXllIGITIIE EARTH STATItit TXllIGITIIE SATB.LITEEL£YATItit ANilEAZItIITH ANilEDISTAN:E EARTH STATItit TO SAT.

tRINe FRBISI:YtRINe WAVELENrnfDIAMETER TRANSMIT AH1'ENNA

EARTH STATItit TX1 IPA MAX POIIER2 l1IT1"UT BAa< CFF3 F'EEIER , FILlER lOSS4 AH1'ENNA PEAK GAIN5 POINTUG lOSS

8 EXIP EARTH STATItit

PRlPAliATItit7 AlEE SPACE lOSSI AT1IJSPf£RIC A'n'EMJATItitQ TOTAL PllPAliATItit LOSS

II lJEFF. APER1\IE ISIJ'TR. RAD.11 POEt FLLIlC llENSIlY

­•.,••••

-242-

lXMUNe BlDiET CAL.ClUTItit

SATB.LITE12 SATB.LITE GIT13 GAIN LOSS TO STATItit14 tRINe CIT15 III.t:zIWII'S aHn'ANT18 tRINe CINI17 BITRATE

18 tRINe CIH (1 CARRIER>19 ItfIU1' FUIX tENS. SAT.21 RELATIVE GAIN sma

21 ItfIU1' BACK IFF

c8IJ(

•eRIKeRlHIr.K..1/_cIIta

•eR/...

••

LATITIIE EARTH STATItit RXl..CIGIltIE EARTH STATItit RXEL£YATItit ANilEAZItIITH ANilEDISTAN:E EARTH STATItit TO SAT.

OOM..INe FRBISI:YOOM..INe WAVEI.EIImlDIAMETER RECEIVE AH1'ENNA

SATB.LITE1 SATB.LITE MAX £lIP2 l1IT1"UT BACK CFF3 tuIER IF CARRIERS4 GAIN LOSS TO STATItit5 POINTItG LOSS8 EIRP SATB.LITE TO STATItit

"'.in"'.in"'.in"'.in..-•••eR

EARTH STATItit13 AH1'ENNA PEAK GAIN14 POINTI... lOSS15 REJ:EI'/ED POIIER18 PIE LM lOSS17 1EEI"ftR IIJISE ml'ERATtIE18 AN1'EtItA IIJISE lBftRATtIE19 TOTAL SYSTBI IIJISE TaI".

21 GIT21 lIMLINe CIT22 DON.INe CINI23 lIMLINe CIH24 DYERALL CIT25 DYERALL CINII PER CARRIER28 BITRATE

27 EINI

••eR

•KKKcBCc8IJ(

eRIK..•eRIKcIIta11_cIIta

•PRlPAGATItit

7 FREE SPACE LOSS •I AT1IlSPtERIC AnBlJATItit •9 ATM. LOSS IIUSE lBftRATtIE K

II TOTAL PRPAliATItit LOSS •11 llEFF. APBmIE ISU1R. RAD. ~...12 POIIER FUIX IENSIlY eR/...

tEJID.l.ATItit28 BIT ERIIIt RATE TARGET29 EINI Tt£IETlCAL •• IDEM DEGlWJATItit •31 DISTtRTItit 'INIERfERENCE •32 EINI PRACTICAL •33 MARGIN •

10 REl1 1POORT20 REM Pro. ter berekenin. van38 RE" de fouten ele.enten48 RE" voor een .en~oort .et58 RE" drie calibratie.etin,en60 REM70 REI1

188 OPTION BASE 1118 OEG128 CLEAR138 C8-299793888148 01" 11(2),12(2),13(2)158 01" Tl(2),T2<2),T3(2)160 01" El(2),E2(2),E3(2)178 01" Vl(2),VZ(2),V3(2)188 01" 01(2),02(2),03(2),04(2)198 01" 01(2),02(2),0](2)288 01" Al(2),A2(Z),A3(Z)218 01" 51(2)241 OEF FNB(A)242 FN8=19 A (A/29)243 FN END244 OEF FNC(A)245 FNC=29*LGT(A)246 FN END258 OISP "VQer de fr••uentie in

(GHz)"260 INPUT F265 PRINT "Fre.uenti.="iFi"GHz"266 PRINT ..270 OISP "Voer de len.te Ll in (.. )"280 INPUT Ll285 PRINT "Ll="iLli" ••"297 PPINT ."290 OISP "Nu Moeten de calibrati

~.etin.~n .e.even worden"300 OISP "Invoeren als r,~hi"

319 OISP ".et r in dB en phi in'ilraden'

315 PRINT "Calibr.tie'lle.evens·316 PRIIH -"320 OISP "GLU' I PRINT "GLU'330 INPUT 11(1),11(2)332 PRINT 11(1),11(2)335 II(l)=FNB(ll(l»340 OISP "GSU' I PRINT "GSU"350 INPUT 12(1),12(2)352 PRIHT 12(1),12(2)355 12(1)=FNB(12(1»360 OISP "GOU' @ PRINT "GOU'370 INPUT 13(1),13(2)372 PRINT 13(1),13(2)37~ 13(1)=FNB(13(1»590 RE" Berekenin. van de510 RE" fouten ele.enten520 RE" via tussenresultaten530 Al(1)=13(1) I Al(2)=13(2)548 A2(1)=ll(1) @ A2(2)=ll(2)558 GOSUB 9098

1POORT568 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 9808688 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 9088648 T3(1)-A3(1) I T3(2)=A3(2)698 Bl-4888888*Ll*F/C8*188718 Vl(l)-l I Vl(2)=Bl728 V2(1)=Tl(l) I V2(2)=Tl(2)738 GOSUB 6e88748 Al(1)=T2(1) i Al(2)=T2(2)758 A2(1)=V3(1) i A2(2)=V3(2)768 COSUB 9888778 01(1)=A3(1) i 01(2)-A3(2)788 02(1)=T3(1) t 02(2)=T3(2)798 GOSUB 7888888 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)=81858 A2(1)=1 I R2(2)=0a68 GOSUB 9888 .878 Vl(I)=V3(1) @ Vl(2)=V3(2)888 V2(1)=A3(1) @ V2(2)=A3(2)898 GOSUB 6888988 01(1)=V3(1) ~ 01(2)=V3(2)918 02(1)=T3(1) & 02(2)=T3(2)Sl28 GOSUB 7888938 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 PRINT1258 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 INPUT Sl(I),Sl(2~

1352 PRINT 51(1),51(2)1355 Sl(l)=FNB(Sl(l»14Z8 OISP "Berekenin. van de"1438 OlSP 'werkelijke reflectie-

coef f ieient'1448 Al(l)=Sl(l) @ Al(2)=Sl(2)1458 A2(1)=El(1) @ A2(2)=El(2)1468 GOSUB 90881470 Vl(1)=E2(1) @ Vl(2)=E2(Z)

1488 VZ(I)-A3(1) I V2(Z)-A3(2)1498 GOSUe 68881588 01(1)-V3(1) • 01(2)-V3(2)1518 02(1)=E3(1) I OZ(2)-E3(2)IS28 GOSUB e8881538 Al(I)-SI(I) I Al(2)-SI(2)IS48 A2(1)-El(l) • A2(2)-El(2)1558 GOSUB 98881568 01(1)=A3(1) I 01(2)-A3(2)1578 OZ(I)=03(1) I 02(2)-03(2)ISe8 GOSUB 7888

. 1598 PRINT -D••ecorri.e.rde reflecti.-co.ffici.nt-­

1688 PRINT _.1618 PRINT FNC(03(1»,03(2)2745 BEEP • OISP -Einde­2758 END6888 RE" VI .n V2 worden6818 RE" ver.eni.vuldi.d tot6828 RE" V36838 V3(1)=Vl(1)*V2(1)6848 V3(2)-(Vl(2)+V2(2» "00 3606858 RETURN7888 RE" 01 wordt .ed.eld door7818 RE" 02 result.rend in 037828 03(1)-01(1)/02(1)7838 03(2)=(01(2)-02(2» "00 3687848 RETURNe888 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(04A 2+05A 2)e858 03(2)=ATN2(05,04)8868 RETURN9888 RE" Al en A2 worden van9818 RE" elkaar af.etrokken9828 RE" vol.ens A3=AI-A29838 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

2POORT10 REM 2POORT20 REM Pro~ t.r b.r.kenin. v.n30 REM d. fout.n S-•• tric.s48 RE" vol ••ns h.t 6 fout.n58 RE" .odel en voor het corrl­60 REM .eren van •••• t.n S-par.70 REM voor 1 fre,uenti •.

108 OPTIOH BASE 1118 OEG120 CLEtlR130 C8=~99793888140 DIM 11(2),12<2),13(2),14(2),

15(2),16(2)158 DIM Tl(2),T2<2),T3(2),T4(2)168 DIM El(2),E2(2),E3(2),E4(2),

E5(2),E6(2)176 DIM Vl(2),V2(2),V3(2)188 DIM 01(2),02(2),03(2),04(2)198 DIM 01(2),02(2),03(2)2S8 DIM Al(2).A2(2),A3(2)218 DIM SI(2),S2(2),S3(2),S4(2),

55(2),56<2),$7<2),S8(2)228 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=18A (A/28)243 FN EHO244 OEF FHC(A)245 FNC=20*LGT(A)246 FH END258 OI5P "Voer de tre1uentie in

(GHz)"269 INPUT F265 PRINT "Fre,uentie="'Fi"GHz"266 PRINT ""2~a OISP "Voer de len.tes Ll en

L2 in <.IlI)"2813 INPUT Ll,L2285 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<l»340 015P "GSU" @ PRIHT "G5U"359 INPUT 12(1),12(2)352 PRINT 12(1),12<2)355 12(1)=FHB(12<1»

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 98886S8 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 9888648 T3(1)-A3(1) • T3(2)=A3(2)658 Al(1)=15(1) i Al(2)-15(2)668 A2(1)=ll<l) t A2(2)=ll<2)678 GOSUB 9988688 T4(1)=A3<1) I T4(2)=A3<2)698 Bl=4888e88*Ll*F/C8*188788 B2=2888818*L2*F/C8*188718 Vl<l)-l I Vl(2)=Bl728 V2(1)=Tl<l) & V2(2)=Tl<2)7J8 GOSUB 6e88748 Al(1)-T2(1) i Al(2)=T2(2)758 A2(1)=V3(1) @ A2(2)=VJ<2)768 GOSUB 9888778 01(1)=A3(1) @ 01(Z)=A3(2)788 02(1)-T3(1) I 02(2)=T3(2)798 G05UB 7988888 E2(1)=03(1) @ E2(2)=03<2)81e Vl<I)=T2(1) i Vl(2)=T2<2)828 V2(1)=T1(1) @ V2(2)=Tl<2)838 GOSUB 6088849 Al(I)=l @ Al(2)=81858 A2(1)=1 I A2(2)=B869 GOSUB ge88870 Vl(1)=V3(1) @ Vl(2)=V3<2)881 V2(1)=A3<1) @ V2(2)=A3(Z)898 GOSUB 6888908 01(1)=V3(1) @ 01(2)=V3<2)918 02(1)=T3(1) @ 02(2)=T3<2)928 GOSUB 7e88930 E3(1)=03(1) @ E3(2)=03(2)

948 Vl(I)=E2(1) • Vl(2)-E2<2)958 V2(1)=T4(1) • V2(2)-T4(2)968 GOSUB 6888971 OI(I)=V3(1) • 01(2)-V3(2)988 02(1)-E3(1) • 02(2)-E3(2)998 GOSUB 88811888 VI(I)=OJ(I) I VI(2)-OJ(2)1818 V2(1)=1 I V2(2)--2*B21828 GOSUB 688818J8 01(1)-T4(1) I 01(2)-T4(2)1841 02(1)-VJ<I) 102(2)-VJ(2)18S8 GOSUB 78181868 E5(1)=03(1) I E~(2)-D3(2)

1878 Vl(I)=E2(1) I Vl(2)-E2(2)1888 V2(1)=E5(1) I V2(2)-E~(2)

1898 GOSUB 68881188 Vl(1)-V3(1) I Vl(2)-V3(2)1118 V2(1)-1 • V2(2)--B21128 GOSUB 68181138 Al(I)=1 I Al(2)=B21148 A2(1)-V3(1) I A2(2)-VJ(2)11~8 GOSUB 98881168 V2(1)-A3(1) I V2(2)-A3<2)1178 AI<I)-16<1) I Al(2)-16<2)1188 A2(1)=14<1) I A2(2)-14(2)1191 GOSUB 98881288 Vl<I)=A3<1) I Vl(2)-A3<2)1218 GOSUB 68881228 E6(1)=V3<1) I E6(2)=V3<2)1238 El<I)=ll<l) I El(2)-ll<2)1248 E4(1)=14<1) I E4(2)=14<2)1242 PRINT1245 PRIHT "Hu vol ••n de foutter

men"1246 PRIHT ...1258 PRIHT "e80"1255 PRIHT FHC(El<1»,El<2)1260 PRIHT Hell"1265 PRINT FHC<E2(1»,E2(2)1270 PRINT "e81"1275 PRIHT FHC<E3(1»,E3(2)1280 PRIHT "e38"1285 PRINT FHC<E4(1»,E4<2)1298 PRIHT ·e22"1295 PRIHT FNC<E5(1»,E~(2)

1388 PRIHT "e32"1385 PRIHT FHC<E6(1»,E6(2)1310 OISP "Hu .oeten d. ge.eten·1328 OISP "S-para..eters ingevoer

d"1330 OISP "worden."1332 PRIHT ""1335 PRIHT "Gem.ten S para.eters

"1337 PRIHT ""1340 OISP "511." I PRIHT ~S11 .. "1358 IHPUT SI<I),Sl<2)1352 PRIHT SI(I),SI<2)1355 SI<I)=FHB<51<1»1368 OISP "512." I PRIHT "512.. -

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<Z)lJ9~ S4(1)=FHB<S4<1»1488 015P "S22." I PRINT ·S22m"1418 IHPUT S2(1),S2<2)1412 PRIHT S2(1),52<2)141~ S2(1)=FHB(52<1»1428 OISP "Berekenin9 van de"1430 OISP "werkeliJke Spar."1448 RE" DETER"IHAHT 0414~8 AI<l)=Sl<l) I AI(2)=SI(2)1468 A2(1)=El<l) @ A2(2)=El<2)1478 GOSUB 99881488 OI<I)=AJ(l) I 01(2)=A3<2)1498 02(1)=E3<1) I 02(2)=E3<2)1588 GOSUB 78881518 Vl(1)~03<1) I Vl(2)=D3<2)1528 V2(1)=E2<1) I V2(2)=E2<2)1538 GOSUB 68801548 02(1)=V3<1) i 02(2)=V3(2)1558 01(1)=1 I 01(2)=01568 GOSUfl 88881578 ZI(I)=03<1) I 21(2)=03<2)1588 Al(1)=52<1) I Al(2)=S2<2)1598 A2(1)=El<l) I A2(2)=El<2)1688 GOSUB 98881610 01(1)=A3<1) I Dl(2)=A3(2)1628 02(1)=E3<1) @ 02(2)=E3<2)1638 GOSUB 70801648 Vl(1)=03<1) I Vl(2)=D3<2)1658 V2(1)=E2(1) I V2(2)=E2(2)1660 GOSUB 6e881670 02(1)=V3<1) @ 02(2)=V3(2)1688 01(1)=1 @ 01(2)=81690 GOSUB 88801788 V2(1)=03<1) @ V2(2)=03(Z)1718 Vl<I)=ZI<I) @ VI(2)=Zl(2)1720 GOSUB 68801738 Z2(1)=V3(1) I Z2(2)=U3(2)1748 Al<I)=S3<1) @ Al(2)=S3<2)1758 A2(1)=E4<1) I A2(2)=E4<2)1768 GOSUB 99881770 01(1)=A3<1) @ 01(2)=A3(2)1788 02(1)=E6<1) @ 02(2)=E6<2)1798 GOSUB 78eOlS88 Vl<I)=E5<1) @ Vl(2)=E5(2)1818 V2(1)=03<1) I V2(2)=03(2)1820 GOSUB 68001830 Vl(I)=V3<1) @ Vl":2)=V3(2)1848 V2(1)=E5<1) @ V2(2)=E5<2)1858 GOSUB 68e81868 Al<I)=S4<1) @ AI(2)=S4(2)1878 A2(1)=E4<1) I A2(2)=E4<2)1888 GOSUB 98881898 01(1)=A3<1) @ 01(2)=A3<2)1988 02(1)=E6<1) @ 02(2)=E6<2)

VERVOLG 2POORT1919 GOSUB 79091929 Vl<I)=V3<1) @ Vl(2)=V3<2)1939 V2(1)=03<1) i V2(2)-03<2)1949 GOSUB 69991959 A2(1)=V3<1) I A2(2)-V3<2)1969 Al<I)=Z2<1) I Al(2)-Z2<2)1979 GOSUB 99991989 04(1)=A3<1) @ 04(2)=A3<2)1999 REM gerekenin~ van Slldev2899 Kl<I)=SI<I) I Kl(2)-SI<2)2919 K2(1)=El<l) • K2(2)-El<2)2929 K3(1)=E3<1) I K3(2)-E3<2)2939 K4(1)=E2<1) I K4(2)-E2<2)2949 K5(1)=S2<1) I K5(2)-S2<2)2959 K6(1)=El<l) I K6(2)=El<2)2969 K7(1)=E3<1) I K7(2)-E3<2)2979 K8(1)=E5<1) • K8(2)-E~<2)

2989 K9(1)-S4<1) I K9(2)-S4<2)2999 Ll<I)-E4<1) • Ll(2)-E4<2)2199 L2(1)=E6<1) I L2(2)-E6<2)2119 L3(1)=S3<1) • L3(2)=S3<2)2129 L4(1)=E4<1) I L4(2)=E4<2)2139 L5(1)=E6<1) I L5(2)=E6<2)2149 GOSUB 59992159 S5(1)=L7<1) I S5(2)=L7<2)2169 REM Berekenin9 van S12dev2179 Kl<I)=S3<1) I Kl(2)-S3<2)2189 K2(1)=E4<1) I K2(2)=E4<2)2199 K3(1)=E6<1) I K3(2)=E6<2)2299 K4(1)=E2<1) I K4(2)=E2<2)2219 K5(1)=SI(I) @ K5(2)=SI<2)2229 K6(1)=El<l) @ K6(2)=El<2)2239 K7(1)=E3<1) @ K7(2)=E3<2)2249 K8(1)=E5<1) I K8(2)=E5<2)2259 K9(1)=S3<1) I K9(2)-S3<2)2269 Ll<I)=E4<1) I Ll(2)=E4<2)2270 L2(1)=E6(1) @ L2(2)=E6<2)2289 L3(1)=SI<I) @ L3(2)=SI<2)2299 L4(1)=El<l) @ L4(2)=El<2)2399 L5(1)=E3<1) I L5(2)=E3<2)2318 GOSUB 59092329 S6(1)=L7<1) I S6(2)=L7<2)2339 REM Berekenin9 van S21dev2349 Kl<I)=S4<1) @ Kl(2)=S4<2)2359 K2(1)=E4<1) I K2(2)=E4<2)2369 K3(1)=E6<1) I K3(2)=E6<2)2379 K4(1)=E2<1) @ K4(2)=E2<2)2389 K5(1)=S2<1) @ K5(2)=S2<2)2390 K6(1)=El<l) @ K6(2)=El<2)2499 K7(1)=E3<1) @ K7(2)=E3<2)2410 K8(1)=E5<1) @ K8(2)=E5<2)2429 K9(1)=S2(1) @ K9<Z)=S2<2)2439 Ll<I)=El<l) @ Ll(2)=El<2)2449 L2(1)=E3<1) @ L2(2)=E3<2)2459 L3(1)=S4<1) @ L3(2)=S4<2)2460 L4(1)=E4<1) @ L4<Z)=E4<2)2479 L5(1)=E6<1) @ L5(2)=E6<2)248& GOSUB 59992499 S7(1)=L7(1) I S7(2)=L7<2)2599 REM Berekenin9 van S22dev

25192~29

2~39

2~49

25~9

2~69

25792~89

259926992619262926392649265926692662266~

2666267926892699279927192729273927492741

274227432744274~

27595999591959295939594959595969597959895999519951195129513951495159516951795189519952995219522952395249

Kl(I)=S2<1) @ Kl(Z)=S2<2)K2(1)=El<l) @ K2<Z)=El<2)K3(1)=E3<1) I K3(2)=E3(2)K4(1)-E2<1) i K4(2)=E2(2)K~<I)=SI<I) I K~(2)=SI<2)

K6(1)-El<l) I K6(2)=El<2)K7(1)=E3<1) I K7(2)=E3(2)K8(1)=E5<1) I K8(2)=E5<2)K9(1)=S4(1) i K9(2)=S4<2)Ll<I)=E4<1) @ Ll(2)=E4<2)L2(1)=E6<1) I L2(2)=E6<2)L3(1)=S3(1) i L3(2)=S3<2)L4(1)=E4<1) I L4(2)=E4<2)L5(1)=E6<1) I L5(2)=E6<2)GOSUB 5999S8(1)=L7<1) i S8(2)=L7<2)PRIHT --PRIHT ·Gecorrigeerde S para.eter5-PRIHT _.PRIHT ·SII dey·PRIHT FHC<S5(1».S5<2)PRIHT ·S12 dey·PRIHT FHC(S6<1»,S6(2)PRIHT -S21 dey·PRIHT FHC<S7(1»,S7(2)PRIHT ·S22 dey·PRIHT FHC.(S8(1»,S8(2)OISP ·Hie~e fre,uentie? Y/H•IHPUT A.IF A.=-H- THEN GOTO 1310IF A$=·Y· THEH GOTO 19BEEP I OISP ·Einde-ENDREM 8erekenin9 van deyREM S para.etersAl<I)=K5<1) I Al(2)=KS(Z)A2(1)=K6(1) i A2(2)=K6(2)GOSUB 9999Dl<I)=A3(1) I 01(2)=A3(2)D2(1)=K7<1) I DZ(2)=K7<2)GOSUB 7990V2(1)=D3<1) I V2(2)=D3(2)Vl<I)=K4(1) i Vl(2)=~4(2)

GOSUB 699901(1)=1 @ 01(2)=902(1)=V3<1) I 02(2)=V3(2)GOSUB 8990Al<I)=Kl<l) @ Al(2)=Kl(Z)A2(1)=K2<1) @ A2(2)=K2(2)GOSUB 900001(1)=A3<1) @ Dl(2)=A3(2)D2(1)=K3<1) @ D2(2)=K3(2)GOSUB 7999Vl<I)=03<1) @ Vl(2)=OJ(2)V2(1)=D3<1) @ V2(2)=D3(2)GOSUB 6909L6(1)=V3<1) @ L6(2)=VJ(2)Al<I)=L3(1) @ Al(2)=L3(2)

5259 A2(1)=L4(1) I A2(2)-L4<2)5269 'OSUB 99995279 01(1)-A3<1) • 01(2)-A3<2)5289 D2(1)-L5<1) • 02(2)=L5<2)~299 'OSUB 7999~399 V2(1)-03<1) • V2(2)-03<2)~319 Vl<I)-K8<1) • Vl(2)-K8<2)5329 'OSUB 69ge5338 Al(1)-K9<1) • Al(2)=K9<2)5349 A2(1)-Ll<1) • A2(2)=Ll<2)5359 'OSUB 98995369 01(1)-A3<1) • 01(2)-A3<2)5379 02(1)-L2<1) • 02(2)-L2<2)5'389 'OSUB 79885398 Vl<I)-V3<1) • Vl(2)-V3<2)5499 V2(1)-03<1) • V2(2)-03<2)5419 GOSUB 69895429 A2(1)-V3<1) • A2(2)-V3<2)~439 Al<I)-L6<1) • Al(2)=L6<2)5449 GOSUB 98895459 01(1)-A3<1) • 01(2)=A3<2)5469 02(1)-04<1) I 02(2)=04<2)~479 GOSUB 79995489 L7(1)-03<1) I L7(2)=03<2)5499 RETURH6999 REM VI en V2 worden6919 REM ver.eni9vuldi9d tot6929 REM V36939 V3(1)=Vl<I)*V2<1)6949 V3(2)=<Vl<2)+V2(2» MOO 3696959 RETURH7999 REM 01 wordt gedeeld door7919 REh 02 resulterend in 037929 03(1)=01<1)/02<1)7939 03(2)=(01(2)-02(2» MOD 3687949 RETURH8999 REM 01 en 02 worden8919 REM oPgeteld tot 038929 04=01(1)*COS<01(2»+02(1)*C

OS(02(2»8939 05=01(1)*SIH<01(2»+02(1)*S

IH<02(2»8949 03(1)=SQR(04~2+05~2)

8959 03(2)-ATH2<05.04)8969 RETURH9999 REM AI en A2 worden van9019 REM elkaar afgetrokken9929 REM volgens A3=Al-A29939 A4=Al<I)*COS<Al(2»-A2<1)*C

OS<A2(2»9949 A5=Al<I)*SIH<Al<2»-A2(I)tS

IH(A2<2»9959 A3(1)=SQR<A4~2+A5~2)

9969 A3(2)=ATH2<A5.A4)9979 RETURH

If\)~

UlI

19 RE" TI'ITI<IX29 REM Pro. ter berekenin9 van39 RE" de 5 ~ara.eters van49 RE" een CaA. FET aet behul~59 RE" van drie T .atrice.68 RE"79 RE"

199 OPTION BASE 1119 DEC129 CLEAR149 01" A(8),B(8),C<8)158 01" R(8),Z(8),X<8),Y(8)169 01" 54(8),55(8),56(8)179 01" Ul(2),U2<2),V3(2)188 01" 01(2),02(2),03(2)288 01" Al(2),A2(2),A3(2)218 01" Tl(8),T2(8),T3(8)228 01" T4(8),T5(8),T6(8)238 01" T7(8),T8(8),T9(8)248 01" 51(8),52(8),53(8)Z58 ! In~ut 54268 015P "Uoer de 5 ~araaeter. v

an 54 in"279 015P "511"289 INPUT 54(1),54<2)299 015P ·512"398 INPUT 54(3),54(4)319 54(5)-54(3) i 54(6)=54<4)328 54(7)~54(1) I 54(8)=54(2)339 , Oarekenin9 naar T4348 R(1)=S4(1) I R(2)=54(2)358 R(3)=54<3) @ R(4)=54(4)369 R(5)=54(5) @ R(6)=54(6)379 R(7)=54(7) I R(8)=S4(8)388 C05UB 9599398 T4(1)=2(1) @ T4(2)=2(2)499 T4(3)=2(3) @ T4(4)=2(4)419 T4(5)=Z(5) @ T4(6)=2(6)429 T4(7)=2(7) @ T4(8)=2(8)439 ! Input 55449 015P ·Voer de 5 paraaeters v

an 55 in"450 OI5P ·511"468 IHPUT 55(1),55(2)478 OISP "512"488 IHPUT 55(3),55(4)499 015P "S22"508 IHPUT S5(7),55(8)518 55(5)=S5(3) @ S5(6)=S5(4)529 ! Oarekenin9 naar T5538 R(1)=S5(1) @ R(2)=S5(2)548 R(3)=S5(3) @ R(4)=55(4)558 R(5)=55(5) @ R(6)=55(6)569 R(7)=55(7) @ R(8)=55(8)579 COSUB 9589588 T5(1)=2(1) @ T5(2)=2(2)598 T5(3)=2(3) @ T5(4)=2(4)698 T5(5)=2<5) @ T5(6)=2(6)619 T5(7)=Z(7) @ T5(8)=2(8)620 ! Input S6

TMTRIX

639 OISP ·Uoer de 5 paraaeters van 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 T6739 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 9588788 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 8989868 01(1)-03(1) @ 01(2)=03(2)878 02(1)=2 i 02(2)=9889 COSUB 8999898 H(1)-SQR(03(1» I H(2)=03(2)

/2999 01(1)=T4(1) @ 01(2)=T4(2)919 02(1)=1 @ 02(2)=9928 C05UB 8999938 01(1)=03(1) @ 01(2)=03(2)948 02(1)=H(I) I 02(2)=H(2)958 COSUB 7898968 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 78991999 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 78801949 Tl(5)=03(1) @ Tl(6)=03(2)1858 01(1)=T4(7) @ 01(2)=T4(8)1968 02(1)=1 @ 02(2)=91979 COSUB 89991989 01(1)=03(1) @ 01(2)=03(2)1990 02(1)=H(1) @ 02(2)=H(2)11013 C05UB 78881119 Tl(7)=03(1) @ Tl(8)=03(2)1120 ! 8epalin9 van T21139 A(1)=Tl(7) e A(2)=Tl(8)1149 A(3)=Tl(3) @ A(4)=(Tl(4)+18

8) "00 3601159 A(5)=Tl(5) @ A(6)=(Tl<6)+18

8) "00 3691109 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 B<~)=T5(5) @ 8(6)=T5(6)1299 B(7)=T5(7) I B(8)=T5(8)1218 C05UB 55891228 A(l)=C(l) I A(2)=C(2)1239 A(3)=C(3) I R(4)-C(4)1249 A(5)=C(5) I A(6)=C(6)1258 A(7)-C(7) I R(8)=C(8)1268 B(1)=Tl(7) I B(2)=Tl(8)1278 B(3)=Tl(3) I B(4)=(Tl(4)+18

9) "00 3681288 B(5)=Tl(5) I B(6)=(Tl(6)+18

8) "00 3681299 B(7)=11(1) @ B(8)=Tl(2)1399 C05UB 55891318 T2(1)=C(1) I T2(2)=C(2)1329 T2(3)=C(3) I T2(4)=C(4)1339 T2(5)-C(5) @ 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 3691379 A(5)=T2(5) I A(6)=(T2(6)+18

8) "00 3681388 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 3691419 8(5)=Tl(5) @ 8(6)=(Tl(6)+18

9) "00 3601429 B(7)=Tl(1) @ 8(8)=Tl(2)1430 COSU8 55901448 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 55801530 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 3601590 8(5)=Tl(5) @ 8(6)=(Tl(6)+18

0) MOD 3691690 B(7)=11(1) @ 8(8)=Tl(2)1610 COSU8 55801620 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

1710 R<I)=Y(7) @ R(2)=Y(S)1720 R(3)=Y(S) @ R(4)=Y(6)1738 R(5)=Y(3) @ R(6)=Y(4)1748 R(7)=Y(I) @ R(S)=Y(2)1758 GOSUB 95001760 B(I)=Z(7) i B(2)=Z(8)1778 B(3)=Z(3) @ B(4)=(Z(4)+180)

"00 3601788 B(5)=Z(5) @ B(6)=(Z(6)+188)

"00 3601798 B(7)=Z(I) @ B(8)=Z(2)1808 GOSUB 5S901810 X(I)=C(I) @ X(2)=C(2)1828 X(3)=C(3) I X(4)=C(4)1838 X(5)=C(5) @ X(6)=C(6)1840 X(7)=C(7) @ X(8)=C(8)lS58 GOSUB 91001868 OISP ·Sll=·,Y(I),Y(2)1878 DISP ·SI2=·,Y(3),Y(4)18S8 OISP ·S21=·,Y(5),Y(6)1890 OISP ·S22=·,Y(7),Y(8)1908 END5S08 I "~trix Yer.eni~vuldi9in~5518 Vl(l)=A(I) @ VI(2)=A(2)5528 V2(1)=B(I) @ V2(2)=B(2)5538 GOSUB 68005548 01(1)=V3(1) @ 01(2)=V3(2)5558 VI(1)=A(3) @ VI(2)=A(4)5568 V2(1)=B(5) @ V2(2)=B(6)5578 GOSUB 60005580 02(1)='13(1) @ 02(2)='13(2)5598 GOSUB e0005608 C(I)=03(1) @ C(2)=03(2)5610 VI(l)=A(l) @ VI(2)=A(2)5620 V2(1)=B(3) @ V2(2)=B(4)5630 GOSU8 6a005640 01(1)='13(1) @ OI(2)=v3<2)5650 VI(I)=A(3) @ VI(2)=A(4)566e V2(1)=B(7) @ V2(2)=B(8)5670 GOSUB 689056S0 02(1)='13(1) @ 02(2)=V3<2)5690 GOSU8 8900570e C(3)=03(1) @ C(4)=03<2>5710 VI(I)=A<S) @ VI(2)=A<6)5720 V2(1)=B(I) @ v2(2)=E(2)5730 GOSU8 60e05740 OI<I)=V3(1) @ OI(2)=V3(2)5759 VI(I)=A(7) @ VI(2)=R(S)5768 V2(1)=B(5) @ V2(2)=B(6)5770 GOSUB ,,09135780 02(1)=V3(1) @ 02(2)=V3(2)5790 GOSU8 3a0e58eo C(5)=03(1) @ C(6)=03(2)5810 VI(I)=R(S) @ VI(2)=A<6)5820 V2(1)=B(3) @ V2(2)=B(4)5830 GOSUB 60905840 01(1)=V3(1) t 01(2)=V3(2)S850 VI(I)=A(7) @ VI(2)=A(S)5860 V2(1)=B(7) @ V2(2)=B(S)587e GOSUB 6tHlI)

VERVOLG TMTRIX5889 02(1)=V3(1) I 02(2)=V3(2)5890 GOSUB 80095980 C(7)=03(1) I C(8)=03(2)5910 RETURN6888 RE" VI en V2 worden6818 RE" ver.eni.vuldi.d t016828 RE" '136838 '13(1)-'11(1)*'12(1)6848 '13(2)-('11(2)+'12(2» "00 3686858 RETURN7088 RE" 01 wordt .edeeld door7818 RE" 02 resulterend in 037828 03(1)-01(1)~02(1)

7838 03(2)-(01(2)-02(2» "00 3687848 RETURN8888 RE" 01 en 02 worden8818 RE" o~.eteld tot 03S82804-01(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(04A2+0SA2)8858 03(2)=ATN2(05,~4)

8868 RETURN9880 RE" Al en R2 worden v~n

9818 RE" elk~.r ~f.etrokk.n9820 RE" yol ••ns R3=AI-A29838 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 RETURN9180 I T naar S conversie9118 01(1)=X(3) @ 01(2)=X(4)9128 02(1)=X(7) @ 02(2)=X(8)9130 GOSUB 70009140 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 600e9180 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 60009220 A2(1)=V3(1) t A2(2)=V3(2)9230 GOSUB 90009240 01(1)=R3(1) @ 01(2)=A3(2)9259 02(1)=X(7) @ 02(2)=X(8)9260 GOSUB 78009270 Y(3)=03(1) @ Y(4)=03(2)9280 01(1)=1 @ 01(2)=99290 02(1)=X(7) @ 02(2)=X(S)9300 GOSUB 70009318 Y(S)=03(1) i Y(6)=03(2)9320 01(1)=X(5) @ 01(2)=(X(6)+18

0) "00 3609330 02(1}=X(7) @ 02(2)=X(S)9348 GOSU8 7000

9358 Y(7)=03(1) I Y(8)=03(2)9369 rcETURH9498 I S n~ar T conversie9588 Vl(1)=R(3) I Vl(2)=R(4)9518 V2(1)=R(5) I V2(2)=R(6)9528 GOSUB 68889538 AI(1)=V3(1) I Al(2)=V3(2)9548 Vl(l)=R(l) @ Vl(2)=R(2)9558 V2(1)=R(7) @ V2(2)=R(8)9568 GOSUB 68889578 A2(1)=V3(1) I A2(2)=V3(2)9588 l;OSUB 98889598 01(1)=A3(1) I 01(2)=A3(2)9688 02(1)=R(5) @ 02(2)=R(6)9618 GOSUB 78889628 Z(1)=03(1) @ Z(2)=03(2)9638 01(1)=R(1) I 01(2)=R(2)9648 D2(1)=R(5) @ 02(2)=R(6)9658 GOSUB 78889668 Z(3)=03(1) I Z(4)=03(2)9678 01(l)=R(7) I 01(2)=(R(8)+IS

8) "00 3699689 02(1)=R(5) @ 02(2)=R(6)9690 GOSUB 7880978e Z(5)=03(1) I Z(6)=03(2)9718 01(1)=1 @ 01(2)=89728 02(I)=R(5) @ 02(Z)=R(6)9738 GOSUB 78809748 Z(7)=03(1) I 2(S)=03(2)9750 RETURH I

l\)~

...:J,

NSCIRK SUBL S1 SUBPL15 ! HSCIRK

10 PLOTTER IS ,as @ OEG20 OISP "D@ s~~le_para.eters .0

eten in de ~tate.ents 38 en50 worden ingevuld"

313 OISP "De detault waarden zijn -1.6389. 1.6291 .-1.2735 en 1.9791"

40 OISP "Met het pro~ra••a PARSMK kunnen de scale_para.eters bepaald worden"

50 SCALE -1.6383.1.6291,-1.2735.1 13794

613 PEHUP65 LlHETYPE 4, '"79 OISP "Moe\ ~e Smithkaart ~ep

lot worden? (V/H)"80 IHPUT Of90 IF Qf·"Y" ~~ G$="H" THEH GOT

o 1113lee GOTO 78110 IF Q$·"V" ThEH GOTO 130120 GOTO 170138 MOVE 8.1149 FOR A=9 TO 3~1 STEP 3150 DRAW SIH(A),COS(A)160 NEXT A1713 CLEAR189 PEHUP198 DISP "Rho-Opt (lin,de9)"280 IHPUT U,V210 OISP "Rn (~~m)"

228 IHPUT R230 DEG @ GCLEAR248 OISP uF-.in (dB)"250 IHPUT Fl268 Fl=18A(Fl~IJ)

278 OlSP "Ruisfactor (dB)·288 IHPUT F2299 F2=10A(F2/1J)300 01(1)=1 @ Jl(2)=8318 02(1)-U @ 02(2)=U320 GOSUB 7888338 G=(1-U A2)/03(1)A2318 Hl=R*G/58358 H2=(F2-Fl).<I-UA2)/4/Hl368 X=U/(1+H2)378 V=V388 Z=SQR(H2A2+~2.(I-UA2»/(I+H2

)

390 GOSUB 9888408 GOTO 2785088 V3(1)=Vl(I>*V2(1)5819 V3(2)=(Vl(2)+U2(2» "00 3685828 RETURH688e 03(1)=01(lj/02(1)6818 D3(2)=(01(L)-02(2» "00 3686020 RETURN7808 04=01(1)*COS(01(2»+02(1)*C

OS(02(2»

7818 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 RETURH8808 A4=Al(1)*COS(Al(2»-A2<I)lC

OS(A2(2»8810 A5=Al(I)*SIH(Al(2»-A2(1)*S

IH(A2(2»8828 A3(1)=SQR(M4 A2+A5 A 2)8838 A3(2)=ATH~(R5,A4)

8848 RETURH9880 PEHUP9818 FOR H=8 TO 368 STEP 69828 ! 98 Graden extra i.v .•.

li9~in9 v~n de S.ithkaart9838 PLOT X*COS':~-90)+Z*SIH(H),X

*SIH(V-98)+Z*COS(H)9840 HEXT H9850 PEHUP9068 RETURH

10 Pro~ra.ma ter b~rekenin~

26 van het subrellector opper313 vlak van een klassiek40 Casse~rain systeem.waarbii58 de subreflector dus @en60 hyperboloide is.70 ! Berekenin~ van constanten80 DEG90 DISP "VOER PHil EN PHI2 IN"

189 INPUT PLf'Z1113 E=SIN(.S*(Pl+P2»SIN( 5*(P2

-PI»t~0 DISP "VOER DE DIAMETER VAN 0

E SUBREFLECTOR IN (MM)"130 INPUT 0118 F=O'2t<I/TAH(PI)+I/TAN(PZ) ,.~e L=F/2~(I-I,E'

160 A=F/(2:t:O179 B=H*'EA2-1)~ 5280 U=A*«I+'[lF2'B)A2)A 5-1)240 FOR Y=~ TO 0/2 STEP 5250 X=A*«(I+(Y/B)A2)A 5-1)269 P"'IIH Y, ~270 NEXT Y280 END

18 Pro~ra~m~ ~er berekenin~

20 van het subretlector oPper30 vlak van een klassiek49 Casse~rain SYsteeM waarbiJ59 d~ subreflector dys een69 hyperboloide is.713 I Berekenin~ van const~nten89 OEG98 DISP "VOER PHIl EH PHIZ IH"

1ge INPUT PI, P2110 E=SIN( S:t(Pl+P2»/SIH(.5*(P2

-PI»129 DISP MVOER DE DIAMETER VAH 0

E SUBREFLECTOR IN (MM)"130 INPUT 0140 F-O/2*(I/TRN(Pl)+I/TAN(P2»159 L=F,2t(I-I/E)He A=F/(2:tE)170 B=A*<E A2-1)A5189 PLOTTER IS 7135198 FRAME200 U=A*«I+(D/2/B)A2)A.5-1)2113 LOCATE 18,RATIOtIge-18,19.90229 SCALE -O/28.D*.S5,-U/10.U*1

1239 LAXES 29.18,0,(;249 FOR y=a TO 0/2 STEP 0/268250 X=A*«I+(Y/B)A2)A.S-l)269 PLOT Y, >~

279 NEXT Y2S9PEIWP290 MOVE [I/20,U380 LABEL "SYbreflec~or oppervl~

k"313 LffBEL329 LHBEL "PHI1.";Pli"de~"

333 LABEL -PHI2="iP2;"de~"3413 LABEL "OS="iOiMmm"350 LABEL "e=";E360 LABEL MFC="iF;MmM~

370 LABEL MLv=";Li"mm"380 LABEL "Rlpha-MiA393 LRBEL -Beta=";B400 LABEL "Upper depth=";U;"mm"410 NOVE O,2-28.U/4429 LABEL "Hoofdreflector"439 LABEL410 LABEL MO m= 4598 mm"450 LABEL -F.= 1520 .m"460 LABEL MOiepte= 866 Mm"470 PRINTER IS 79S480 PRINT "in"499 PRINTER IS 2589 PLOTTER IS 1510 EHO

I['0,p.COI

1~ PLuTTE~ IS 70S @ RAO20 SCALE -!.6~89,1 .6291,-1.273S

,1.1:179430 ! FOR A=0 T0 2*PI STEP .140 ! PLOT SIN,n),COS(A)5.) ! t-lEXT A6£1 PEHUP7'.) CLEARse DISP "Kl 'B~r~t~nin9 van opt.

F ~n broni~? uit 4 .etingen"

90 OISP "K2:&.r~kenin9 van ruisC I r' k ... Is·

11)1) DISP •.,110 OISP "AIle .~pedanties genor

roaliseerd .. o.v S0 Oh.. "120 01-1 KEV' 1,"jpt." GOSUB 179130 ON KEY' 2,":ir." GOSUB 730150 KEf LABEL160 GOTO 160179 CLEAR180 FOR N=1 TO ..190 DISP "Genor~. broniMP. reeel

, i""9., 1· •• isgetal(dB)"206 INPUT R,X,F210 PRINT "Rs·",R220 PRINT "Xs=";X230 PRINT "F =";Fi"dB"249 PRINT " "250 A(N,l)=1260 A(H,2)=(RAZ.X A2)/R279 A(N,3)=I/"280 A<H,4)=-2*(-X/R)290 A(H,S)=19 A (F/19)308 HEXT N310 GOTO 370329 FOR H=1 TO ~

330 FOR "=1 TO 5340 INPUT A(H,MJ3S9 HEXT 11360 NEXT N378 ! GOSUB 63~

388 FOR 1=1 TO 3398 FOR H=ITI TO 4499 V=A(H,l)/A'i,l)4!0 FOR 11=1 TO 5420 A(N,I1)=A(H,M)/V-A(I,I1)439 HEXT f1440 NEXT N459 I GOSUB 630460 HEXT I470 U=A(4,S)/A(~,4)

480 Z=(A(3,S)-P,<3,4)*U)/A(3,3)490 V=(A(2,S)-R~2,4)*U-A(2,3)*Z)

/A(2,2)508 X=(A(1,5)-A~I,4)*U-A(1,3)*Z-

A(1,2)*V)/A\!,I)S 10 ! 0 I SP U, Z, i .' X520 Rl=Z530 B0=U/Z

RUIS

S48 G8=SOR(V/Z-~U/Z)A2)

558 F9=18*LGT(Z.Z*G8+X)568 R8=G8/(G8 A 2TB8A 2)578 X8=-S8/(G8A2+S8A2)589 PRIHT USIHC "SA,OOO.OOO,2A"

, "fopt=",Fa;"dS"598 PRIHT USIHG "SA.OOO.OOO"

Ropt=",R9688 PRIHT USIHG "SA,OOO.OOO"

Xopt=",X8618 PRIHT USIHG "SA,OOO.OOO"

Rn =.; R1629 RETURH638 FOR H=l TG 4648 FOR "=1 TO 56S8 OISP A(H,IO,668 HEXT "678 OISP688 HEXT H698 OISP " "788 PAUSE718 RETURH729 EUO739 CLEAR749 OISP "Fopt(~B).RoPt,XoPt,Rn(

genOrl'l. )"7S8 IHPUT F8,RO,X8,Rl768 PRIHT USIHG "SA,OOO.OOO,2A"

i "FoPt=",Fu,"dS"778 PRIHT USING "SA,OOO.OOO"

Ropt=",R8788 PRIHT USING "SA.OOO.OOO"

Xopt=",X8798 PRIHT USING "SA,OOO.OOO"

Rn =",Rl899 F8=18A (F8/10)819 OISP "Fi(aB)"828 IHPUT Fl838 PRINT " "848 PRINT USING "SA.OOO.OOO,2A"

, "Fi =";F.,"dS"858 G8=R8/(R8A2TX8 A 2)868 a8=-X8/(R8 A 2+X8 A 2)878 Fl=18A(Fl/18)888 O=(Fl-F8)/(2*Rl)898 T=(1+G8)A2+B0A2+2*O988 Nl=1-G8A2-B~A2

918 H2=SQR(H1 AZT4*a8A2)928 R=H2/T938 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/T969 PRIHT ""iddelpunt ruiscirkel

"978 PRIHT USIHG "11X.7A.OOOO.OO"

; "A.p It. = '. ; R988 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 OS1938 IF O.="j" T~EH GOSUa 18881048 OISP "Hieuwe ruiscirkel?j/H.19S8 IHPUT OS1968 IF O.="j" T~EH 8181878 RETURH1988 PEHUP1898 ! PI/2 EXT~A IVI1 LIGGIHG SI1

ITHKAART"1108 FOR A=0 TO 2.1*PI STEP .11118 PLOT R*COS(P-Pl/2)+R2*SIH(A

),R*SIH(P-?1/2)TR2*COS(A)1128 HEXT A1138 PEHUP1148 RETURH11S8 EHO

PLOTTER IS ;35 @ OEG2 DISP "De sc~le_par3Meters me

eten 1n de ~tate.ents 3 en ~

~orden 1n~.~uld"

3 DISP "De o~'3ult waarden zijn -1.6389, 1.6291 ,-1.2735 en 1.0794"

4 DISP "Met ~el ~ro~ra.ma PAPSMK kunnen j~ scale_parameters bepaald worden"

5 SCflLE -I .6~~9,1.6291,-1.2735

,1.07946 PEHUP7 GOTO 818 HOVE 0.1 @ ~~R A=0 TO 361 8T

EP 63 DRAW SIH(h),:OS(A)

10 HE>:T A11 CLEAR15 PH.UP20 ON KEV' I,·~nput" GOSUB 9030 ON KEV' 2."AnalYse" GOSUS 28

e40 01'1 KEV' 3,"~ain c." GOSUe 6~

o60 OEG @ GCLE;~F.

79 KEV LflBEL81) GOTO 80BI DISP "Moet 6~ithkaart ~eplot

worden? ('('1'0"82 IHPUT Q$83 IF Q$=·V" C~ Q$="N" THEH GOT

I) 8584 GOTO 8135 IF Q$="V" TMEH GOTO 8S6 GOTO II90 DISP "Ampli'ude (lin) en fas

e(~raden) ~an sll,sI2.s21,s22"

1138 IHPUT AI,P1,A2,P2.A3,P3,A4,P4

139 PR 1HT " amp 1 . f ase·1413 PRINT USlhC 180 ·SII'",AI.

PI1513 PRIHT USI~~ lee ·S12'",A2,

P2169 PRIHT USIHG IS8 "S21'·,A3,

P3lie PRINT USING 180 "S22'·,A4,

P4lea IMAGE 4A,D uOO,2X,OOOO19& RETURN200 01=AUA4210 02=A2*A3228 03=PI+P4230 04=P2+P3240 CLEAR259 XI=Ol @ X~~~2 @ X3=03 I X4=0

426B GaSUS 850

GNCIRK279 05=X5 @ D6:Ao280 PRIHT "OELT~=";05;06

299 El=Al A2-05'2 @ E3=ATN2(0,El)300 E2·A4A2-05~2 @ E4=ATN2(0,E2)310 BI=1-A4"2+El320 S2=1-AI~2+E~

330 CI=05*A4 @ C2=06-P4340 Xl=Al @ X2=~1 @ X3=Pl @ X4=C

2359 GOSUS 850360 C3=X5 @ C4=no379 CS=05*Al @ C6=06-Pl380 Xl=A4 @ X~=C5 @ X3=P4 @ X4=C

6399 GOSUB 850408 C7=X5 @ C6:~6

419 K=(1-EI-A4~~'/2/02

420 PRINT "K=·.~

430 G1=10*LGT(A3/A2)440 PRINT "GMS·"iGl;·dB"458 IF K<l THEN 560469 OISP ·**Gain,input and outpu

timpedance for simultaneouslIlatchin~:·

479 G2=10*LGT(A3/A2*(K-SGH(Sl)*SQR(KA2-1»~ .

489 PRIHT "GMA~··;G2."dB·

498 Tl~C3_(Bl-S~H(el)*SQR(Bl"2-4

*C3 A 2) )/2/~:;·'2

580 T2=-C4510 PRINT "Gam~~ source =";Tl;T2528 T3~C7*(B2-S~~(B2)*SQR(B2A2-4

*C7 A 2) )/2/C7·'2538 T4=-C8548 PRINT ·Gamm~ load ~";T3;T4

550 GOTO 570560 PRINT "***Potentially instab

Ie, no simUltaneous matchin.possible·

570 Ml=ABS(C3/El) I M2~-C4-E3

588 PRINT ·**~Stability circles*-*.590 PRINT" Input"i'l ~¥I"I*A5'~ler=·;Ml;M2628 PRINT ·R~dius=·;Rl

638 "3=ABS(C7/E~) t "4=-C8-E4648 PRINT" uutput·658 PRIHT ·Cent~r=";"3,"4660 R2=A2_A3/E2670 PRINT ·Radlus=";R2675 GOSUB 109&688 RETURH690 OISP "Gain ,dB) ? Rel.to GMA

X t)'pe:G2-. "788 IHPUT G3705 OISP "Input of OUtput? (I/O)

"786 IHPUT U797 IF 1$=·1· O~ 1$="0" THEH GOT

o 719

798 GO TO 705719 G4=10A(G3/1a)/A3A2728 M5=G4/(I+E1*G4>*C3 @ "6=-C4738 OISP ·Input ~ain circle·74& DISP ·Center··;M5;M6750 Xl=SQR(1-2t~*A2*A3*G4+(A2*A3

)"2*G4~·2)

760 R3=Xl/(1+E!.G4)778 OISP "Radius=·;R3788 "7=G4/(1+E2~G4)*C7 @ M8=-C8790 OISP "OUtpu. ~ain circle"808 OISP "Center=·;M7;M8810 R4=Xl/(I+E2~G4)

829 DISP ·Radiu~=·;R4

821 GOSUB 112&838 RETURH850 Rl=Xl*COS(Z3)860 11=Xl*SIH(X3)87& R2=X2*COS(X4)880 IZ=X2*SIH(X~)890 R3=RI-R298e 13=11-12919 X5=SQR(R3 A2+13"2)920 X6=ATN2(13.~3)

930 RETURH1099 X=Ml I Y=M2 I Z=Rl t GOSUS

11501100 X=M3 t V=~4 I Z=R2 I GOSUS

11501110 RETURH1129 IF 1$="0· tHEN GOTO 11381125 X=M5 t Y&~c. t Z=R3 @ GOSUB

1150 f GOTC, 11481138 X="7 • Y=~~ I Z=R4 I 'OSUS

11581148 PEHUP I RETURH1158 PEHUP1160 FOR A=0 TO 368 STEP 61178 I 98 GRADEH EXTRA IV" LIGGI

HG S"ITKAART1188 PLOT X*COS(V-98)+Z*SIH(A).X

*SIH(Y-98).Z*COS(A)1190 HEXT A1288 RETURH

ItvU1oI

M-MIN10 ! M-MHI21) I30 ! Pro9ra__a ter berekenin.40 ! van "_in utt de ruis- en50 I versterkin9s ei.enschappen60 ! van een GaAs FET.78 !75 OEGS0 OISP "Invoer van de S-para_e

ters"90 OISP ·SII [lin,de9l"

100 IHPUT HI,Ft105 PRIHT "SII-d,Hl,Fl110 OISP "512 [lin,de.l"120 HIPUT H2,F2125 PRIHT "SI~~",H2,F2

130 OISP "521 [lin,de.l"148 IHPUT N3,F3145 PRINT "S21··,H3,FJ150 OISP ·522 [lin,de.l"160 IHPUT H4,F4164 PRINT "S22-",H4,F4178 ! Berekenin~ van 0188 VI(I)=Hl i Vl(2)=FI190 V2(1)=H4 t V2(2)=F4208 GOSUB 608e210 Al(I)=V3(1) @ AI(2)-V3(2)229 VI(I)=H2 @ VI(2)=F223e V2(1)=H3 t J2(2)=F3249 GOSUB 6080250 A2(1)=V3(!) ~ A2(2)=V3(2)260 GOSUB 9000270 OI=A3(!) @ u2=A3(2)2S9 ! Berekenin~ van K290 K=(t+01A2-HIA2-H4~2)/2/H2/H3

300 IF K>1 THEH GOTO 320310 PRIHT "Potentie.l Instabiel"320 ! Berekenin9 van "330 VI(I)=OI @ Vl(2)=02340 V2(1)=H4 @ v2(2)=-F4350 GOSUB 6008360 A2(1)=V3(1) @ A2(2)=V3(2)379 AI(I)=Hl , AI(2)=FI380 GOSUB 9900390 "I=A3(1) , M2=A3(2)409 ! Berekenin9 van BI410 BI=I+HIA2-~4A2-0IA2

420 ! Berekenin9 van Ga(_ax)430 G=H3/H2*(K-SGH(BI)*SQR(KA2-1

»)

449 ! Berekenin~ van Rho-match450 PI=(BI-SGH(BI)*SQR(BI A2-4*MI

h2) ).'2/"1460 P2=-"2470 PRIHT "Ga(max)=",10*LGT(G),"

dB"489 PRIHT "K=",K490 ! Berekenin. van Yo.500 AI(I)=I t AI(2)=0510 A2(1)=PI @ M2(2)=P2

528 GOSUB 98e9538 01(1)=A3(1) i 01(2)=A3(2)548 01(1).1 I JJ(2)=8558 02(1)=PI I ~2(2)=P2

568 GOSUB 8890579 02(1)=03(1) i 02(2)=03(2)5S8 GOSUB 7888598 VI=03(1) I ,2=03(2)688 PRINT "Vo9 z ",YI,V2685 PRIHT "Rho(o9)·-,PI,P2618 OISP -Rho (F_in) [lin,de.]"628 IHPUT P3,P4625 PRIHT "Rho(F_in)·",P3,P4638 OISP "F_in CdBl"648 IHPUT F5@ F5=18A(F5/18)645 PRINT "F_in=",18*LGT(FS),"rd

B]"658 OISP "Rn [~h_]"

668 IHPUT RI@ RI=RI/58665 PRIHT "Rn=",RI*58,"COh_]"678 I Berekenin~ van 9226S8 01(1)=1 i 01(2)=8698 02(1)=HI , 02(2)=FI789 GOSUB 8888718 VI(I)=03(1) @ VI(2)=03(2)728 AI(I)=I t AI(2)=8738 A2(1)=H4 @ A2(2)=F4748 GOSUB 980&758 V2(1)=A3(1; i V2(2)=A3(2)768 GOSUB 6080778 01(1)=V3(1) @ 01(2)=V3(2)780 VI(I)=H2 @ VI(2)=F2798 V2(1)-H3 @ V2(2)=F3S88 GOSUB 6006818 02(1)=V3(1) ~ 02(2)=V3(2)820 GaSUB S0eu838 01(1)=03(1) @ 01(2)=03(2)848 01(1)=1 @ 01(2)=8858 02(1)=Hl & 02(2)=FI868 GOSUB S80e878 VI(I)=03(1) @ VI(2)=03(2)889 01(1)=1 @ 01(2)=8890 02(1)=H4 @ 02(2)=F4908 GOSUB S888910 V2(1)=03(1) ~ V2(2)=03(2)928 GOSUB 6800930 AI(I)=V3(1) i Al(2)=V3(2)948 Vl(I)=H2 @ VI(2)=F2958 V2(1)=H3 @ V2(2)=F3968 GOSUB 6800978 A2(1)=V3(1) @ A2(2)=V3(2)9S0 GOSUB 9006998 02(1)=A3(1) @ 02(2)=A3(2)U88 GOSUB 70631818 GI=03(1) @ G2=03(2)1828 ! Berekenin9 van y211038 01(1)=1 t 01(2)=91849 02(1)=HI @ 02(2)=FI19'58 GOSUB 89801869 VI(I)=03(IJ @ VI(2)=03(2)

187818Se18981188111811281138114811581168117811881198

12881218122812251138114812581268127812881298138813181328133813481358

13681378

1388

13981488

14181429

1438

1448

1450

1460

147014881498158815181528

1538

01(1)-1 I 01(2)=802(1)=N4 @ 02(2)=F4GOSUB 8883V2(1)-03(1) I V2(2)-03(2)GOSUB 68eOAI(I)-V3(1} I Al(2)=V3(2)Vl(I)=N2 e Vl(2)=F2V2(1)-N3 I V2(2)=F3GOSUB 6880A2(1)-V3(1) I A2(2)=V3(2)GOSUS988002(1)-A3(1) I 02(2)=A3(2)01(1)=2*N3 I 01(2)=(F3+189)

"00 368COSUB 788SY3=03(1) • Y4-03(2)R2='I*COS(~2)/Y3~2PRINT -R••--,R2*S8,-[Oh_l"I Ber.kenln. van YolAI(I)=1 I AI(Z)=8A2(1)=P3 e A2(2)=P4COSUS 989001(1)=A3(1) I 01(2)=A3(2)01(1)=1 @ ul(2)=802(1)=P3 • 02(2)=P4GOSUB 888002(I)s03(1) I 02(2)=03(2)GaSUB 7880Y5=03(1) & ~6=03(2)

I Berek.nin9 van HI"1=(I-I/G)-2+4*(I-I/G)*R2*YUCOS(Y2)! Berekenin. van "2"2=(I-I/G+2*R2*YI*COS(Y2»*(F5-1-2*RI~Y5*COS(Y6»

"2="2+2*RI*R2*(YI A2+Y5A2-4*YI*SIH(Y2)*Y5*SIH(Y6)+2*YI*COS(Y2)*Y5~COS(Y6»

! Berekenin. van "3"3=(F5-1)A2-4*(FS-l)*RI*Y5*COS(Y6)! Berekenin~ van "_in"4=H2/"I~(I+SQR(I-"I*"3/M2A2»"5="2/"I*<I-SQR(I-"I*"3/"2A2»IF "4<8 ANu "5<0 THEH GOTO1518IF "4>8 AND "5>8 THEH GOTO1470IF "4<0 AHO "5>0 THEH GOTO1498M=M4GOTO 298e"=H5GOTO 2898! "_in=(Fmin-I)/(I-I/G~)

PRIHT ""ir,i_ale " .eld't bUF_in"

EHO

28882818

2828

2S38

2848285828682878

28S82898ZI88

21182128213821482159216821706888681968296838684868507888781878287838784988898018S829

8838

8049885888689808981098209830

9840

905898609878

PRINT ""=",","[lin]"PRINT -F=",18*LGT(I+M),"CdB]"B3=("*R2*YI*SIH(Y2)+Rl*Y5*SIN(Y6»/(M*R2+Rl)G3=("*(2*R2*YI*COS(Y2)-I/G+1)+2*Rl*Y5*COS(Y6)-F5+1)/(2*("*R2+Rl »PRINT -G_in=-,G3PRINT -8_ln=",B301(1)=1 i 01(2)=8OZ(I)-SQR(G3A2+B3 A2) @ 02(2)::oATN2(B3,G3)GOSUB 8880Al(I)=1 I AI(2)=8A2(1)=SQR(G3A2+B3A2) @ A2(2)-ATH2(B3,G3)GOSUB 9888DI(I)=A3(1) @ DI(2)=A3(2)02(1)=03(1) @ 02(2)=03(2)GOSU8 788eY7-03(1) i YS=03(Z)PRINT "Rho(M-_in)=",Y7,YBEHOREM VI .n V2 wordenRE" ver_eni9vuldi9d totRE" \,/3V3(1)-VI(I)*V2(1)V3(2)=(VI(Z)+V2(2» "00 360RETURHRE" 01 wordt gedeeld doorRE" 02 resulterend in 0303(1)=01(1)/02(1)03(2)=(01(2)-02(2» "00 360RETURHRE" 01 en 02 wordenRE" oPget~ld tot 0304=01(1)*COS(01(2»+02<1)*C05(02(2) )05=01(1)*S1H(01(2»+02(1)*5IH(02(2»03(1)=SQR(u4 A2+05A2)03(2)=ATN2(05,04)RETURHRE" AI en h2 worden vanRE" elkaar afgetrokkenREM vol.ens A3=AI-A2A4=AI(I)*COS(AI(2»-A2(1)*COS(A2(2»A5=AI(I)*SIH(AI(2»-A2(I)tSIH(A2(2»A3(1)=SQR(rl4 A2+A5A2)A3(2)=ATN2(A5,A4)RETURH

ItvUlI--'I

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

START 0.10 SEC f'ROCTIME

Bo·THETANUL=17.5RO =:~ ...i. '.J Co G<) (; ;:.::)

...... _._.-1'"': ~... i I... j ~

~x

. ~,:= fIR~+Rs)K =-27T/.,i° . '-

IJOO~CONSTr:1NTCN

N{iCOi\STANTCN1.,)0 (j;-~'.) :;_DOi'~ (1 l

vt r: L. I) 0

....o..L'7- ,-.:.: .. tJ~

.2:, ~2.2~8.7 .'

sec PROC TIMESEC r-r\Oc TIME f== II GH-z.

,G,i:;c; ?F~[~C_ J_~.t1t;~ ___ .. .. .. o' _ ,

sec F·r\q~_.T~ijl;. __ .. . .. .

i IO;::i\ r:-; IA8CGRr-'tDCN

fAS€.CTilETA

£8DECIBeL

(dB)HOC::KSOM

(lISe

4~4'1'

·1- --J.. ./ • ,.. 't••)

30~05

; "'.. -, {"'\ ..l. i ..:. II / ...

A,' .".\'.l.Y.l•• .., ....

86,,55((.., .~

/u.<.J,.;

<;4.:1.:

70 .. 32

~.J6 .. 11

.L 7'7.44

.1.08.65

.L42..'30

122 •.6G115.71

12'1'.48

154 .. 30

• 04-"'" ..., ~

. .J. I' ..J .. I .....

"17-S.04"- J. 70 II 03

;2 .. 50: -~:O~

;:... 6 0 [ .{. 0 1..

.i.. 50: .:.() 1i.i.OC+O:i..;.. '70;: l·()l

::... DOC: 0.:.~ • '/0:::: :.()i

:.0.,)[10::'2 ~ :LO: ~'01: .. :0['1·0::­2.30::;:1,01

7 .. 00:::: :-(;0:; .. ()O~:>~00't. 00;: l·GO::'.OOr:+Ol1 ~ .LOC 1·01~. ·:9r.;,···9.:~i. ~ 3 0;: l· 0 .i.

, "'N"::}O[}~):~

2..70;:1·01:.80[+0::'2.90::'0':':: .. OO[IO:L

::;:ND .1.0 .. :'50

::. ~ OOo~"O:L

..... CO: /·00::-... 00[+00

. 3 .. ()O;:~·00,':' .. 00[,; 00'3. 00;: ~'OO

-254-

0 2 4 6 8 IS 12 14 16 18 20 22 24 26 280

-4 -4

-8 -8

-12 -12

-16 -16

-20 -20..Jl.L!

GH7-CD (:::.//-24 -24ul.L!C

z -28 -28

a: -32 -32l.L!:z00.

-36 -36

-40 -410 2 4 6 8 IS 12 14 16 18 20 22 24 26 28 30

"OEK IN GRRDEN - B

POWER E-VELD VRN HOORNRNTENNE RLS FUNCTIE VRN DE HOEK THETRR0: 0. 15M Rl:B.6176H THETRNUL= 17.SGRRDENKR0,.34.523 KRl:142.14

0 2 4 6 8 IS 12 14 16 18 28 22 24 26 28 3020

0-20

-40-60

-80-103

-120-140

f~" GH-z.-160

-180-200

z -220w -240ca: -260c::~ -280z -300

-321l.L!en -340a:

-360u..B 2 4 6 8 18 12 14 16 18 20 22 24 26 28 30

HOEK IN GRRDEN - 8

FFiSE E-VELDR8: 0. ISHKR0:34.523

HOORNRNTENNER1"'liL6176H

KRl=t42.14

FILS FUNCTIE VRN DE HOEKTHETRNUL= 17.SGRROEN

THETR

-255-

_. 1\: : .,.' ,_ • '. j...••••• • :.~ ~•.' ~.' •••• ~••' ',.1 io..: : ~ J •.._.' ....._ ......

~.; •.l.....}

~; .C--;. {:I ~..~. L; ~... :::; .:. '? II:: [, ;':: ;':'I!' ~~ i~<

~O;:0d_~OC~000 ~i::T;:~

~.,~:0u~_760000 M;:7:~

K~l= 16l.~J7JOi7

NJ==7 • 4:;[;:~0000

I,) OCl;-.:CON STI"NTCNNACD~STANT[N ::..) a(J;-, 'J::i._D 0I';j:',:": CL I)O

0.1.83.13~ , ......). L·..)

DECIBEL· HOEKSOM

TH1C

•... ~

2Q'! 6;;. " ~ , Q.... Q9~ _•••.••. __ 9••_Q.Q • , _;:;.Q '! 59. , :"' O.•,o? . . p ••• __ ...:. 9o·.~Q.__28.45 -0.18 -1.2028.22 -0~41 -2.6327.90 -0.73 -4.7227.49 -1.14 -7~2B

:7.00 -1.63 -10.33• '.0 _. ~i6:42'-'" :::i:21------·---..:i3:'8-5---"- ... -25: 1'5" .. ':':2:80-·' - -." - ..:17-:02 -" -

24.99 -3.64-22:2~·-

24.16 -4.47 -27.0123.26 -5~3' -3~~16

.::2: :0.. __ . ':".6.._~~ -::~?_.AQ _. ~1.• ; 5.. _. . ="7••0 ~? .-:'1:J~ ;!.4 __ •:0.10 -8.45 -49.0819.08 . '-"9 ~55 -'55'.0217.97 -10;66 -61.0116.08 -1~.7S -6?~30

. ~.~II~;.2.. _. "12.81 "'73.82.lA.Dl ':'l:f:02-' -··-·-~·~86:(ff-"­"13 ~ 87' _. - .:"-1"4".-'6~,- ---. ---~88:-4-i ---12.98 ···1:5.65-·' ··~96:79-- ..~12.12 -16.50 -106.0411.28 -17.35 -116.23:L 0 • 4:L ····18.22 .. ·.'i 27:39

- . -9 ~::i l' .. - .: i 9-.-[2- - - - -- ::"-f:3'7: ·~:r{ - --tL 57 "':'::0.-06-' _.. _." :-isi: '~r3 - --7.~? -21.04 -166.296.56 -22.07 -180.623.48 -23.15 -195.344 • :;5 .~~. ;: ~~.•_?q_. . _.. _.. ':-'..~ :k Q.:' ~_4 _.. _

S::C ?fdJC

0.00

r::" .•j --•..... &or ...........

53.'1'25:;.025L544<7.5046.75

J . .­. U AI <"I~'

22.0727.2132.00

n,",,! ~ ,I· " u .. -....J ~

· 73 .. :1.7

· 51.02

~:'7.iJO

"'26.30.. 34 .. i c;'

"'42 .. 57

···(:).85'-13.08

... .t 5(~ .. J....

··.L.L2.07-~.2(:).40

--:L 4':' • .L 1

.L2 ...~ 0

~ .. 40r.:'iOl

1 •.i.0::;·01

]..50[1·0 1l.60C+O::'.L .70;:',0 l.1.. [:Oi:::··:·Ol.~ .? O~: :·0 1.:. oor.: 10:L2 •.LOr: t·Ol: .. :0[1012"* ~JO:: {·o 1: ... 4Gi:1 o.~

.2 .. ::;o~: ·}·z).:.:. N (; I,) C.·~ 0 ~~

:;'.O'jC 0~.

J•• 00::: 1·00:.00;::::003.00;: 1·004.00[+005.00:::+00{'. 00[::, CO'7 .. 00:: :·000.00[:00'7.00C+OO::' .00[-10::'

21.~70;::·Ol

:. DOC~O~.2.70;:::·0 :L:. O';;C 1 0.:

:~~Ii'm

l\r,o:~;; :~ .. :c~ 990~J:K~i= 16i.bG730~7

hCT rr:\Si::CCNTr.:Ul1 LIGT or' Dr I~S rc:rJ KR= 23.20VO~l 0: ~~J:JKINC~N C:~DT: ~MS~ 2.03[-01';nc:;": i::::~:i\1 ::;Tj:;·I;··'Cj~OCiTT;::: l.,11·:,I\; O.. :~ C~'i T /i"i TI iL:T':';"~:O (.r~('·1D[N

-256-

" 2 4 6 8 10 12 U 16 18 28 22 2~ 26 28 380 VI

-4 -~

-8 -8

-12 -12

-16 -16

-2i1 F -= /2.) 5 GH"2.. -28-II.l.ICD

-2~ -2~uI.l.IC

;z: -28 -28

Ct: -32 -32I.l.I:%CCL

-36 -36

-~iI -40B 2 ~ 6 8 10 12 U 16 18 28 22 2~ 26 28 3III

HOEK IN GRRDEN -... e

POWER E-VELD VRN HDORNRNTENNE ALS FUNCTIE VAN DE HOEK THETRRS= 8. ISH Rl=iI.6176H THETRNUL= 17.5GRROENKR0,.39.270 KRl=161.69

8 2 ~ 6 8 19 12 1~ 16 18 28 22 2~ 26 28 3020

I'-20

-~S

-60-88

-100

GHz.-120

-1~0 f= 12,,5-168

-180-211l0

;z: -220UJ -248CJa: -26Q1a:l.!l -280z -300

-32BUJU\ -340a:

-360~

8 2 ~ 6 8 1III 12 U 16 18 20 22 2~ 26 28 30HOEK IN GRRDEN --.e

FRSE E-VELD HOORNRNTENNE RLS FUNCTIE VRN DE HOEK THETARiI= 8.15M Rl=0.6176H THETRNUL= 17.56RROENKR0=39.270 KRt=161.69

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 de testhouder (76), waarin de transistor

opgenomen is. Tevens meet men de meetfouten corrigeren van

de niet ideale meetapparatuur. Het corrigeren van de S­

parameter metingen geschiedt met behulp van een zogenaamd 12

termen foutenmodel. Dit wordt behandeld in 15.2. Het

berekenen van de S-parameters van de transistor geschiedt

aan de hand van een "de-embedding" proces dat gebruik maakt

van een tweetal referentie metingen. Dit wordt behandeld in

15.1. Het meten van het rUisgetal van de versterker

geschiedt met twee "hot/cold" metingen plus een "aan/uit"

meting van de te meten versterker. 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 cascade-schakeling

van 5 tweepoorten. Elke tweepoort kan men karakteriseren met

een S-matrix. Om echter gemakkelijker te kunnen rekenen

voert men de T-matrix (ketting) in. Dit wordt gedaan omdat

men de eventueel bekende S-matrices niet mag

vermenigvuldigen. Dit mag met kettingmatrices wei. Voor een

serieschakeling van T1 en T2 geldt T3=T1.T2.

Bijlage 15

1 striplijn2 FET3 clpaciteit4 hf ont koppeling

-258-

~ inch

5 voedingspanning6 aandrukbeugel7 geaarde metalen richel.evt)stubs

...co nectar

Fig. B15.1: Een testopstelling vaor versterkertrappen [10]

Definieer nu:

T1 "SMA" Connector Radiall R125501 + houder

T2 Microstrip voedingscircuit 10 GHz. 1/2"x1/1". No. 36351

T3 Lage ruis GaAs MESFET. "stripline package"

Om de S-parameters van de transistor te bepalen worden de

volgende referentie-objec~engemeten:

T6

T5

T4

I

I I

III

Complete versterker

Microstrip voedingscircuit in testhouder

Twee aaneengemonteerde "SMA" connectoren

Deze referentie-objecten kunnen we voorstellen zoals in Fig.

B15.2 is aangegeven.

BijIage 15 -259-

I :jTl~T2~T3~T2~T1~

II ~Tl~T2~T1t

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

transistor als voIgt berekend worden:

Metingen: T4 = T1'T1

T5 =T6 =

T1·T2·T1•T1·T2·T3·T2·T1

Voor de omrekening van een T-matrix naar een 8-matrix en

vice versa geIdt:

T 1 [ ''''''=''''22 ;"] [T" T12 ]= =s 21 -5

22 T21

T22

S1 [~" T"T 22-T'2T"J ['" :::]= =T22 -T 5

2121

Voor reciproke netwerken geldt tevens [75]:

oftewel

Om T1 te weten te komen uit T4 wordt verondersteld dat

811=822 en dat 812=821. Er moet dan het volgende berekend

worden:

Bijlage 15

Er geldt:

[~ :] [: :] = [~ ~]

-260-

Uit reciprociteit volgt: AD-Be = 1 en ad-be =

ala+d) :: A+1

bla+d) = B

e I a +d) :: C

dla+d) :: 0+1

la+d)2 :: A+0+2

Dus krijgen we als oplossing:

a :: A+1

'" A+0+2

b :: B

V A+0+2

c C::

'V' A+0+2

d :: 0+1

T1

V A+0+2 ;

is nu bekend en hiermee wordt T2 bepaald volgens:

-1T 1

Hiermee wordt T3 bepaald volgens:

..T2 wordt berekend door:

1) Bepaling

2) Bepaling

3) Bepaling

van

van

van

82 uit T2

82~ door de

T2-« ui t 82'"

poorten 1 en 2 te verwisselen

Bijlage 15 -261-

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 = 8FET bepaald.

Om 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]-- --------------If

Met behulp van de netwerkanalysator en de reflection­/(

transmission test set HP 8743A kunnen de 8-parameters vanI I

allerlei "devices" onderzocht worden. De test set bevat drie

poorten, te weten: de reflectiepoort, de transmissiepoort en

de referentiepoort. Met richtkoppelaars wordt een deel van

het mlcrogolf-signaal bij deze poorten uitgekoppeld en met

de analysator kan uit deze signalen een maat voor de

reflectie of transmissie bepaald worden. 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. Verder

introduceren kabels, coaxiale schakelaars en overgangen

misaanpassin~en, die weer reflecties tot gevolg hebben. Ook

zal een niet 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

Bijlage 15 -262-

modelleren geschiedt het bepalen van foutentermen. Dit

geschied met het calibreren van de netwerk-analysator. Voor

het calibreren zijn 6 metingen nodig die de 12 foutentermen

opleveren (6 complexe getallen). Indien het calibreren

geschiedt is, kan men de meting aan het device verrichten.

Deze meting wordt nu gecorrigeerd volgens een wiskundige

procedure. Als uitkomst heeft men de gecorrigeerde S­

parameters, die ontdaan zijn van de fouten opgenomen in het

f outenmode 1 .

Voor het corrigeren van S-parameter metingen aan een- en

tweepoorten zijn door m1j twee programma's geschreven:

"lPOORT" en "2POORT". Zij bevinden zich eveneens in bijlage

13.

Een uitwerking van het modelleren, calibreren en corrigeren

is gevenop de volgende pagina's [68].

-263-

S-PARAMETERS

DEFINlTIES(2-POORT)

--, ,..-----. ,! /0. oortL_t""!' 2• I ,

'1::1'­I

______ ...a _

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

~-. SIGNAALLEK, intern van poort1naar poort 2

• DIRECTIVITY ERROR- niet-ideale koppelaars- reflecties v66r DUT

• MIS AANPASSING TRANSM. POORT- lin (poort 2) f. lO

o<.b2 :1. "sollwert"

• FREQUENTIE RESPONSIE van kompo­nenten in transmissie weg2e poort

~ • FREQUENTIE RESPONSIE8 - koppelaars, kabels,mixers't - koppel factoren, insertion lossor-

<t L. MI SAANPASSING REFLECTIEPOORTZ - lui t (poort1) ;t: lO oftewel

o<b1 i "sollwert"r­a::o~

IN

ZQ

TEST SET

.-• STOCHASTISC H:-drift, ruis, FM, .

-niet-reprod uceerbaarheldconnectoren, scha kelaars

-6A 6 f/J in kabels,REMEDIE: UlTi'1IDDELEN

• SYSTEMATISCH (UNEAIR) ...

REMEDIE: MATHEMATISCH MODEL­LEREN +CORRIGEREN.­.-

-265-

MODELLEREN, CALIBREREN, CORRIGERENvan lineaire systematische N.A. fouten

MODELLEREN :STEL ELKE NIET-PERFECTE N.A.-POORT VOOR ALS EENIDEALE N.A:·POORT IN SERlE MET EEN FOUTENMODEL.

STROOMDIAGRAM MET 6 FOUTTERMEN(8743 test set)

~ b,1 a:7 b311

I

S21 SI

e32I I

S,1I

eOO ~1I 22 I e22

tjJ el)1I

512 b2a~Smr

REFL. POORTI

1 D.U.T

Smt

I TRANSM. POORT2

TWEE BELANGRIJKE RELATIES:

Smr =~ =eOO+S11e01 (1-S22 en) + S21 S12 e22e01ao 1-S11 e11-S22 en-%S12 e11 e22+ S,1 Snen e22

Smt= b3 =el)+ S21 e32ao 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 met6 onbekenden (de e-termen), door 6metingente doen aan testelementen me t bekende S-par.

DIT PROCES, HEET NETWORK ANALYSER CALI BRATIE

CALI BRERENMETING RE5ULTAAT

CD REFL. POORT KORT5LUITEN 5 -e _ eQ1511=-1 ~2=~1: 522 =0 1- 00 1+e11

Q) REFL. POORT KARAK TERI5TIEKAF5LUITEN 52= eoO

511 =521 =512 =522 =0

Q) REFL. POORT MET VERSCHOVEN eQ1 e-J211l1KORT5LUITING AF5LUITEN. 53= eOO -

1-J2f1l1~2 =521 =522=0 511=-e- J2RI1 +e11e

® 5LUIT SEIDE POORTENLOPENO AF, meet transmissie 54=e30

511 =521 =512=522 =0 .

CS) BE/DE POORTEN DOORVER- 5 ene01e-jrll2BINDEN, meet reftectie T-poort S=eoo+ T31

512 =521 =e - j f1l2 511 =522=0 1-e11 e~-J 2

FOUT TERMEN

ItvOlOlI

® IDEM, meet de transmissie

-267-

CORRIGEREN

1m

~ O.U T ~ TRANSM. POOOT

~ b1 at? b311 I 521 ; e32 S2eOO en I Sn $22 I en

lileo1 a11 S,2 tilm I Is"

REFl. POORT

OPLOSSING: doe 4metingens11m' s21m ,s-'2m,s22men schrijf

BEKEN 0 : e-termen IGEVRMG 0 :S-parameters

D.U:r.(4-0NBEKENDENl

CD

a1 =sllcievb1 + s12devb2

a2 = S21devb1 + S22devb2

a' - 5 b'1 - 22dev 1 + s21devbi

&2 =s12devbi + slldevb2

HERSCHRlJ F DIT IN

a =s 5VUL IN SETG)

MATRIX NOTATIE:

of S=a 5-1

EN (£)

-268-

WERKELlJKE S-PARAMETERS D.U.T.

ALLE VARIABELEN ZfJN COMPLEX EN MOETEN BlJIEDERE MEETFREQUENTIE WORDEN BEPAALD.

-=.:::..-;;:.;;:.W e22 (s211ll -e30 S12m -e 30)\e 2 e 2 I)

Bijlage 15 -269-

15.3 Ruismetingen [43,44,45,46]----- -----------

Om het rUisgetal F van de versterker te minimaliseren

tijdens meting ervan gaan we uit van een meetopstelling

zoals in Fig. B15.3 staat getekend.

NoiseSource

F1 /G1DUT Isolator

[>..

[> Power@ (JJ- - - - - .' \

.-+- Sensor

Fig. B15.3: Meetopstelling voor rUisgetal meting

Er 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:Th

ENR = - -_. 1Tc

Voor de relatie tussen Te Cequivalente rUistemperatuur) en F

Cruisgetal) geldt [43]:

F = , + : e tnet -r; omj~lIir19steYl1f'elll1/;LI"LU1.. (2.JO K)o

Om F1 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:

~ ENRy = = 1 +a N

2Ftot

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:

Yc

ENR

Er worden dus drie Y

bepalen nu F1, G1, F2

ENR I Y - 1 I + I Y - 1 I

F 1b c

= Yb

1Ya

-11

Yb ·F2Y -1

G1 = = Y

b_a_

F Y -1totaal c

F2 = Sl!1L

y -1c

factoren gemeten. Ya, Yb en Yc samen

en Ftot volgens onderstaande formules.

Ftotaal

= .Et!..!LY -1

a

Onnauwkeurigheid van de ruismetingen.

Bij het meten van de ruisfactor onstaat een onzekerheid als

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.

BijIage 15 -271-

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)GEMETEN- (1-Y)

-QCEi --%93-K---- -========

ENR=14,44 dB

----4.... FGEMETEN (dB)

T: Omgevingstemperatuur (K)

Y: Hot/Cold verhouding (lin)

Fig. B15.4: Fout in het gemeten rUisgetal ten gevolge

van een onjuiste omgevingstemperatuur

Ad 2) Deze fouten kunnen grote vormen aannemen. De ruis van

de ~uisbron reflecteert aan de ingang van de

versterker en reflecteert vervolgens weer aan de

ruisbron. Dit effect verandert de ENR van de ruisbron.

-272-

Bovendien

ruisbron

verschilt de uitgangsimpedantie

in de aan-stand van die in de uit

van de

toestand.

Dit introduceert eveneens fouten. Deze problemen

kuunen voor een groot deel vermeden worden door een

goede ruisbron te gebruiken met een lage VSWR.

reflecties [71].

In Fig. B15.5 staat de fout aangegeven die ontstaat

Voor de berekening zie Bijlage 12.

door

1,6

a::oa::a::IIJ

'.41,2

',0

,aSOURCE SWR • 1,2: I

II+PtI2xlt-~ 12

-...:.----'---- + NF - 11HlPnl2 X{1-IFf I2)

[Fs +11{" +Pglzxh _Pglz }_II+Pt I2 XIt-It I2

11 -PgPo 12 X(HPg I2) II-PtPoI2 X(HF

RECEIVERSWR· 2:1

Fs -1 ~ excess nolse oi nolse source

F. • Tzs To

NF • nolse flgure (ratio)

p,.. nolse source reflection coeft1clent In l1red cOlld1tlon9Ft. nolse source reflectlon coefl1c1ent In unflred condlt1oll

Po" recelver renllCtlon coefflc:lent

1.2:1

SWR' Ql. SOURCE SWR. 1,2: I

MEASURED NOISE FIGURE (dB)

LI.,TlNG NEGATIVE. ERROR REGARDLESS OF MATCK

246.10 12 1411" ZOZZ24

SOURCESWR

'.2:1

1_-=====::=============~1,1:1r ',05:1__==::=::=============~ '.05:11,1 :1

.4

,6

,2

-,2

-,4

-,a

-,6

-1,6

-1,2

-2,0

lU...ICD

UlU)

oa.

Fig. 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.

3G 13Y

a

~= Y -1c

Y -1= _a_

Y -1c

-273-

3G 13Y

c=

= 1.2LI IdYa j + IdYb I+Y -1 • Y Y

ba amal<

<~ll·ld::1