ANALIZATORY PÓL ELEKTROMAGNETYCZNYCH i FAL RADIOWYCH

TECHNOLOGIE KOSMICZNE, Podstawy budowy aparatury pomiarowej

Piotr Orleański / CBK PAN / Wykład 4_PRZYRZĄDY / 18.03.2004 / strona 1

ANALIZATORY PÓL ELEKTROMAGNETYCZNYCH i FAL RADIOWYCH



• Frequency range 0.1 to 300MHz– RF spectrum: 0.1 to 10 MHz– UHF spectrum: 10 to 300 MHz– RF impedance: 0.1-10 MHz

• Sensitivity: 0.5V• Dynamic range: 60 dB• Two dipole antennas: 15 m• Mission: KORONAS - I • Launched Feb 1994

Solar radiospectrometer to involve Solar radiospectrometer to involve investigation of the solar radio emissions. investigation of the solar radio emissions. Consists of package of modules: RF Consists of package of modules: RF spectrometer, Impedance meter, UHF spectrometer, Impedance meter, UHF spectrometerspectrometer

• Frequency range 0.1 to 10 MHz• Sensitivity: 100V/m• Dynamic range: 72 dB• Time resolution: 100 ms• Distance resolution 3 m• Antenna: dipole ~3 m• Mission: NASA Terrier-Black • Launched June 1992

NASA - SAIC sounding rocket experiment. NASA - SAIC sounding rocket experiment. The rocket payload released clouds of The rocket payload released clouds of barium and strontium into the ionosphere.barium and strontium into the ionosphere.

ANALIZATORY PÓL ELEKTROMAGNETYCZNYCH


Very Low Frequency Analyser for CESAR Mission

•17 wejściowy analizator pól elektromagnetycznych,

•jednocześnie 5 składowych może być analizowane w paśmie częstotliwości do 20 kHz z rozdzielczością 16 bitów,

•dynamika przyrządu, uwzględniając programowane wzmacniacze wejściowe, około 120dB (106),

•dwa procesory: 16-bitowy mikrokontroler Motorola M68HC16Z1 służący do sterowania i komunikacji z satelitą oraz 24 bitowy procesor DSP Motorola 9600




Radio Frequency Analyser for “OBCTANOVKA - 1” project

Analogue Front End

Wave Recorder

PowerManagement TC&TMControl Unit

Vector Digital Receiver

E-field antennas B-field antennas



LPF

3 x E-component

3 x B-component

LPF

MUX

control

analogueoutputs





Glue Logic&

DSP

LPF

LPF

LPF

Internal databus





Memorybuffer

DSP

Glue Logic (FPGA) Internal databus

LPF

LPF





RAM(TM buffer)

Bus I/F

Internaldata busPower Control

Config. & ProgramROM

CPU(FPGA - MicroBlaze)

HK

TM & TCI/F

TC

TM





40,0

2,0

20,0

62,0

6,050,0 250,0250,0

F 3,0

F 3,5

56,0

15,015,0

10,020,0

cable lengthmax. 1000,0

Notes: 1. Weight: 100g (+/- 30%) 2.Centre of gravity is approximately in the centre of the box 3. all dimensions in millimetres

5,0

10,0





HERSCHEL Space Observatory(dawna nazwa FIRST - Far InfraRed Space Telescope)

Jest to czwarta „cornerstone mission” w programie ESA „HORIZON 2000”

Cele naukowe misji:

•Badanie zjawisk związanych z powstawaniem galaktyk i formowaniem gwiazd we Wszechświecie,

•Odkrycie obiektów kosmicznych niezauważalnych przez inne teleskopy,

•Badania obłoków pyłowo-gazowych, w których mogą formować się nowe gwiazdy lub układy planetarne,

•Badanie materii komet zawierającej cząsteczki organiczne,

•Poznanie procesów towarzyszących powstaniu pierwszych galaktyk i ich ewolucji do czasów obecnych

W 2007 roku planowane jest, za pomocą rakiety Ariane 5, umieszczenie satelity w drugim punkcie Lagrange’a w Układzie Słonecznym. Punkt, odległy o około 1,5 miliona km od Ziemi zostanie osiągnięty po 6 miesiącach lotu. Razem z satelitą HERSCHEL (masa 3000kg) zostanie wyniesiony satelita PLANCK (masa 1500kg). Planowany czas pracy satelity HERSCHEL na orbicie jest ograniczony ilością zabranego ciekłego helu i wynosi ponad 3 lata

Aparatura naukowa na pokładzie to trzy spektrometry (HIFI, PACS i SPIRE) pracujące w podczerwieni (60-670m) i wykorzystujące ten sam układ 3.5 metrowego teleskopu. Układy wejściowe (detektory) przyrządów pracować mają w temperaturze bliskiej zera absolutnego. Satelita zabiera 2560 litrów ciekłego helu.





HERSCHEL Space Observatory: budowa kriostatu mieszczącego detektory wszystkich przyrządów



HIFI (Heterodyne Instrument for Far Infrared)PI: dr Thijs de Graauw z

Space Research Organisation of Netherlands / GroningenW budowie instrumentu współpracują koledzy z prawie całej Europy i Ameryki Północnej. W budowie podsystemu Lokalnego Oscylatora współpracujemy bezpośrednio z MPIfR z Bonn, JPL z Pasadeny, SRON w Groningen i Utrechcie oraz CSA (Kanada).

Parametry techniczne spektrometru HIFI:

•Zakresy częstotliwości 480-1250 GHz, 1410-1910GHZ i 2400-2700GHz,•Analiza częstotliwości dokonywana przez dwa, niezależne spektrometry: szerokopasmowy ze wstęgą 4 GHZ i częstością próbkowania 1 MHz oraz wysokiej rozdzielczości ze wstęgą 1 GHZ i próbkowaniem 200 kHz (500 MHZ / 100 kHz),•Lub zakresy spektralne 625-240, 213-157 m i 125-111 m,•Rozdzielczość spektralna 5A i 0.5A dla 375m oraz 1A i 0.05A dla 176m



System Lokalnego Oscylatora ma za zadanie wyprodukować

sygnał mikrofalowyo częstotliwości programowanejw zakresie 500GHz do 2000GHzi bardzo wysokich parametrach: stabilności, czystości spektralneji fazowej. Od tych parametrów

zależeć będzie dokładnośćobserwacji wykonywanych

spektrometrem HIFI

HERSCHEL Space Observatory: Spektrometr HIFI - zasada pomiaru heterodynowego



X 3 X 2/X 3 X 2 X 2W R 2 8

23 .7 - 35 .4G Hz RF o ut

WR 05/0614 2 - 21 2 G hz

M u ltip lie r 3 M u ltip lie r 4M u ltip lie r 2M ultip lie r 1W-Ba nd M u ltip lie r Am p lifie r

Tune r(o p t.)

Tune r(o p t.)

WR 10 /1 271 -106G Hz

X 2/X 3

HERSCHEL Space Observatory: Spektrometr HIFI - budowa toru powielającego



HERSCHEL Space Observatory: Spektrometr HIFI - precyzyjne wykonanie mechaniki i optyki w podsystemach Lokalnego Oscylatora



HERSCHEL Space Observatory: Spektrometr HIFI - budowa bloku HLCU (HIFI Local Oscillator Control Unit)



HERSCHEL Space Observatory: Spektrometr HIFI - HLCU MICD



HERSCHEL Space Observatory: Spektrometr HIFI - HLCU QM: płytki



HERSCHEL Space Observatory: Spektrometr HIFI - HLCU QM: mechanika i złożony przyrząd



Documents

ANALIZATORY PÓL ELEKTROMAGNETYCZNYCH i FAL RADIOWYCH