DTU sat blog hoved

PPL Antennen

Primary Payloads antenner er loddet fast på et lille print inde i en kavitet. Under turen op med raketten er de foldet ned til plus Z panelet. (Satellittens 6 sider er navngivet +/- X, Y, Z). For at modtage skal antennerne foldes ud, de vil så stritte op fra Z panelet. Deres orientering (vinkler) er bestemt ved en simulering der havde som mål at optimere dækningen - altså hvordan skal antennebenene orienteres for at give antennen maksimal åbningsvinkel. På den måde bliver vi mindre følsomme overfor ændringer af satellittens attitude. På billedet nedenunder (sidste uges blogindlæg) kan man se de to huller hvor antennens to ben (monopoler) kommer ud af satellitten.

Illustration: Privatfoto

At lave gennemføringen er en kunst i sig selv. Vi har ikke meget plads i højden - 7 mm - så fastgørelsen, der skal stressaflaste lodningen inde på printet, må ikke fylde meget. En beslag/konnektor løsningen er allerede for klodset. I det hele taget er frygten for at overbelaste en lodning medens antennen er foldet sammen en af hovedårsagerne til at vi valgte at lave antennen ud i et med printet inde i kaviteten. Så er der kun én samling og antennen kan laves i ét stykke fjedertråd. Frederiksberg fjedre får igen æren. Antennedesigneren ønskede en så lille tråddiameter på antennebenene som muligt. Kompromiset blev 1 mm. En tynd tråd er godt når vi skal folde/bukke antennen ned mod panelet så den højst rager 7 mm op, det giver uværgligt små bukkeradier. Til gengæld er der ikke meget swung i så tynd en fjeder. Derfor må der ikke være nogen risiko for at antennenbenene kan blive fanget i udløsningsmekanismen eller andre dele af panelet.

Både mekanik og RF krav skal naturligvis imødekommes. Printet sidder i en lukket kavitet for at skærme det. Det betyder at hullerne i panelet hvor antennebenene går igennem er RF gennemføringer og skal designes som sådan. Dermed bliver huldiameteren og epoxylimens dielektricitetskonstant ikke ligegyldige. Nu er space rated Epoxylim desværre ikke sorteret efter dielektricitetskonstant, vores standard epoxy har en dielektricitetskonstant på ca 6. Det giver en huldiameter på 7,7mm hvilket er lovlig stort. Jordnær epoxy kan levere omkring 3,9, hvilket reducerer hullet til 5,1mm - straks mere medgørligt. Spørgsmålet er så om vi tør flyve den type.

Igennem panelet når vi så frem til bagsiden af printet (fra printdesignerens synsvinkel er det bagsiden da alle banerne løber på den modsatte side). Printet er limet med ledende lim (igen epoxybaseret) til panelet. Emerson Cumings har en perfekt lim til formålet. Space rated, kan klippes til med en saks, garanteret ensartet tykkelse og så selvfølgelig ledende - eneste ulempe er at leveringstiden er 8-10 uger og den vi havde er udløbet... så hvis en af læserne har en ide til et alternativ. Nedenfor har jeg indsat en snittegning af gennemføringen. Diameteren af hullet i kobberlaget på printets bagside og hullet i Z panelet specificeres af henholdsvis simuleringen af printet og dielektricitetskonstanten af epoxylimen. De behøver altså ikke at blive ens og er derfor tegnet med forskellig størrelse.

René Fleron er civilingeniør på DTU Space og leder af DTUsat-projektet.
sortSortér kommentarer
  • Ældste først
  • Nyeste først
  • Bedste først

Rene: Kan du fortælle hvilke frekvenser, antennen skal virke ved? Er vi under 1 GHz? Interessant emne, i øvrigt, du må da gerne berette mere om payloadens opbygning og design, herunder EMC/indstråling og termiske forhold. Det kunne blive interessant.

  • 0
  • 0

Bestemt, her er lidt detaljer: Payload arbejder i ISM båndet ved 868-869 MHZ, så 0,87GHz. Signalet filtreres, forstærkes og nedkonverteres hvorefter det samples - i den proces kommer det igennem ikke mindre end 4 (fire) separate kaviteter for at undgå støj/EMI. Om det er overkill er et godt spørgsmål, det var ihvertfald en udfordring for det mekaniske design. Efter sampling ryger det i en FPGA der dekoder og forhåbentlig spytter data ud til et lokalt lager. Mht termiske forhold er det nok ikke så slemt, vi arbejder i lave jordbane og går efter sol synkron - godt nok vil den drive men vi håber på at starte i sol. Afhængig af banehøjden siger vores estimater fra stuetemp til koldere. Vi vil helst ikke meget under nul aht. batteriet, men radiomodtageren vil gerne ned i temperatur. Med så meget alu og så små dimensioner bliver temperatur forskellene også små, i størrelsesordenen nogle grader.

  • 0
  • 0

hvilket materiale bruger I til antennen ?

mht temperaturer er vi nogle der har/har haft mere end 50 grader mellem koldeste og varmeste sted i en 1Uer

mvh

  • 0
  • 0

Godt spørgsmål. Det skal fjedre, være godt ledende og loddebart, så en fosforbronze eller beryliumkobber. At det så samtidig er amagnetiske materialer gør bestemt heller ikke noget.

50 graders forskel på rammedele? Det er nærmest imponerende, hvordan klarede i den? Swisscube har lagt en præs ud med lidt temp data i: http://swisscube.epfl.ch/pdf/News%20update... Mellem deres frame og ext temp sensorer ser de omkring 8 grader på november 09 grafen. Senere ser det ud til at -Y sensoren stikker lidt af, måske har den løsnet sig.

  • 0
  • 0

de 50 grader har vi levet med i aausat-ii siden 2008. (det er ikke kun overflade temp vi snakker om) AAUSAT3 havde fra -20 til +40 C omkring dag 3 til dag 5. En side konstant i sol andre i total skygge (dusk dawn orbit). Siden har en "med vilje" meget langsom rotation taget dampen noget af. Så der er stuetemp nu.

Der er taget hensyn til temp gradienter feks ved montage af solsensorer. og testet ved gentagne temp cycles i testovn.

Forstod ikke dit svar :-) det er to ret forskellige materialer du nævner men ikke hvilket. AAUSAT3 har ber-kob antenner med form ala målebånd dog noget smallere. Der er også nitinol der fås for en slik 98 kr for 1.5 m 1mm (ebay.com)

tilbage til arbejdet. Vi har lige haft pulsen oppe idag. Man kan finde info på aausat3.dk vores egen lille "hemmelige" blog.

  • 0
  • 0
Bidrag med din viden – log ind og deltag i debatten