Thesis (MEng)--University of Stellenbosch, 2000. / ENGLISH ABSTRACT: This document describes the breadboard design and practical evaluation of a mobile field station, capable of communicating with the SUNSAT micro satellite. A study of existing satellite communication systems employing LEO satellites, as well as the physical phenomena, influencing the VHF communication link between earth and such satellites was done and used to determine the specifications needed for a functional field station. The design entailed work on different building blocks like a receiver, transmitter and modem unit as well as the writing and testing of the necessary software on a controlling personal computer. The measurements done showed that the field station satisfies most of the specifications, and that it is capable of communicating with a satellite. The document is concluded by suggesting improvements and possible further work before a commercial version of the field station may be build. / AFRIKAANSE OPSOMMING: In hierdie dokument word die ontwerp en praktiese evaluasie van 'n mobiele veldstasie beskryf wat met die SUNSAT mikrosatelliet kan kommunikeer. 'n Ondersoek na bestaande satellietstelsels in lae-aard wentelbane en die fisiese faktore wat die radioskakel tussen die grond en sulke satelliete beïnvloed is gebruik om spesifikasies vir 'n werkende veldstasie daar te stel. Die ontwerpstaak het werk aan 'n ontvanger, sender, modem en beheerproggramatuur ingesluit. Die voltooide veldstasie is gekarakteriseer deur 'n meetproses wat aangetoon het dat dit met 'n satelliet kan kommunikeer. Die dokument word afgesluit met voorgestelde verbeterings en verdere werk aan die veldstasie voordat 'n kommersiële weergawe daarvan voltooi kan word.

Thesis (MScEng)--University of Stellenbosch, 2000. / ENGLISH ABSTRACT: This product is designed as an educational tooL It was developed to make a classroom more organised. Better and easier communication between the teacher and the students can be established, as well as improved communication between different classrooms. The stand alone unit can be used anywhere because there is no wiring between this and the computer. It can be a big addition to the educational system, especially in places where books are not readily available for the students. The system consists of various components. These components are a computer, a stand alone unit and an interconnection for these two. The interconnection was incorporated with the use of radio links. At the computer side of the design, a windows interface was developed to enable the computer user to communicate with the stand alone unit user. The radio link was inserted to make the communication between the computer and the stand alone unit wireless. The stand alone unit consists of a keypad, liquid crystal display, serial port and a floppy drive. The serial port is used as connection between the stand alone unit and the radio links. It is possible to expand the system. The keypad can be replaced by a keyboard to enable the stand alone user to type and save data on the stand alone unit itself, and a hard drive might be added to increase the storage space. The inclusion of the floppy drive makes the system more compact and creates the possibility of transferring data by use of the floppy, which in tum does not limit a person to working only in one place. / AFRIKAANSE OPSOMMING: Hierdieproduk is ontwerp as 'n hulpmiddel vir die onderwys stelsel. Dit is ontwerp om 'n klaskamer meer georganiseerd te maak. Beter en makliker kommunikasie tussen onderwysers en studente word op hierdie manier verseker, asook verbeterde kommunikasie tussen verskillende klaskamers. Die alleenstaande eenheid kan enige plek gebruik word, aangesien daar geen bedrading is tussen die eenheid en die rekenaar nie. Dit kan 'n groot bydrae wees tot die onderwysstelsel, veral in plekke waar boeke nie so alledaags beskikbaar is nie. Die stelsel bestaan uit verskeie komponente. Hierdie komponente is 'n rekenaar, 'n alleenstaande eenheid en 'n verbinding tussen hierdie twee. Die verbinding tussen hierdie twee is met behulp van radio skakels gedoen. By die rekenaar kant van die ontwerp, is 'n rekenaar program geskryf wat die kommunikasie tussen die rekenaar en die alleenstaande eenheid beheer. Die radio skakel is ingesluit in die ontwerp om die kommunikasie tussen die rekenaar en die alleenstaande eenheid draadloos te hou. Die alleenstaande eenheid bestaan uit 'n miniatuur sleutelbord, vloeibare kristal vertoon, 'n serie poort en 'n slapskyf dryf. Die serie poort word gebruik as verbinding tussen die alleenstaande eenheid en die radio skakels. Dit is moontlik om die stelsel te vergroot. Die miniatuur sleutelbord kan vervang word deur 'n standaard sleutelbord om die alleenstaande eenheid gebruiker in staat te stelom data op die eenheid self te tik en te stoor. 'n Hardeskyf kan ook ingevoeg word om die stoor spasie van die stelsel te vergroot. Die insluiting van die slapskyf veroorsaak dat die stelsel meer kompak is en ontwikkel die moontlikheid om die data oor te dra met behulp van die skyf, wat weer 'n persoon in staat stelom op meer as slegs een plek te werk.

Thesis (MScEng)--University of Stellenbosch, 2001. / ENGLISH ABSTRACT: The co-existence of electronic devices and their attached transmission cables requires a careful planning regarding the energy leakage across cable shields. This leakage poses potential serious problems and impedes system functioning. This thesis pursues an investigation into the EMC cabling protocols for microsatellite systems. Network analysis techniques are applied in calibrating current probes and to recover the cable transfer impedance, Zr. The calibration approach provides accurate results for frequencies up to 600MHz. The methods used to determine Zr are based on injecting a disturbance current onto the outside of the cable-under-test (CUT) and measuring the corresponding voltage induced on the centre conductor. Useful results are obtained up to 80MHz with the use of a O.5m length of cable. It is thus proposed that Zr is a practical concept for shielding performance evaluation and for the testing of cable philosophy. The results are usable in classifying cables for verification and signal usage. Further research involves a prediction tool called an EMC ITS that simulates the hardware of a microsatellite system to allow studies on design trade-offs, transmission cable criteria and placement of devices. / AFRIKAANSE OPSOMMING: Die gelyktydige bestaan van elektroniese toestelle en hul aangehegte transmissielynkabels benodig deeglike beplanning met betrekking tot die lek van energie deur die kabels se afskerming. Hierdie lekkassie kan ernstige probleme tot gevolg hê en die stelsel se funksionering belemmer. Hierdie tesis loods 'n ondersoek na die EMV bekabelingprotokolle vir mikrosatellietstelsels. Netwerk analise tegnieke word gebruik in die kalibrasie van stroom-probes en die verkryging van die kabel se oordragsimpedansie, Zr. Die benadering wat gevolg is in die kalibrasie verskaf akkurate resultate tot en met frekwensies van 600MHz. Die metode wat gebruik word om Zr te bepaal is gebaseer op die injeksie van 'n versteuringstroom op die buitekant van die toetskabel en die meting van die ooreenstemmende spanning wat opgewek word op die binne-geleier. Bruikbare resultate is tot en met 80MHz verkry met die gebruik van 'n kabel met 'n lengte van O.Sm. Daar word dus voorgestel dat Zr 'n praktiese wyse is om afskermingsprestasie mee te evalueer, asook vir die toetsing van kabel-filosofie. Die resultate is bruikbaar in die klassifikasie van kabels vir verifikasie en seingebruik. Verdere navorsing sluit in 'n voorspellingswyse wat 'n EMV GTS genoem word, wat die hardewaarde van 'n mikrosatellietstelsel simuleer om studie aangaande ontwerpkompromieë, transmissielyn kriteria en die plasing van toestelle binne die gebruiksomgewing moontlik te maak.

Thesis (MScEng)--University of Stellenbosch, 2002. / ENGLISH ABSTRACT: In the past few years, a need for consulting on microwave heating has surfaced. Since most specialised microwave components are imported, this adds a hefty price tag in developing the infrastructure for such consultation. This thesis looks at the design oflow cost alternatives for use in the laboratory. A microwave source output with variable output power is often required for consultation. The calculation of product costs may also be simplified if the available microwave power is constant despite load changes. The magnetron as a load was first investigated and a high voltage SMPS was then designed to control the output of the magnetron according to operator / consulting requirements. To ensure adequate feedback of system output and load matching, a dual directional coupler has been designed and implemented. Since the amount of microwave power required has a direct impact on the initial capital expenditure, costs need to be kept low by optimising the system. An impedance matching unit was designed to match the magnetron with the load, saving energy and reducing system costs. Through automation, the system will strive for the optimum load condition without operator intervention. / AFRIKAANSE OPSOMMING: Die afgelope paar jaar het 'n behoefte ontstaan aan konsultasiewerk op die gebied van mikrogolfverhitting. Aangesien gespesialiseerde komponente meestal ingevoer word, bemoeilik die koste daarvan die ontwikkeling van die nodige infrastruktuur vir konsultasie. Hierdie tesis kyk na die ontwerp van goedkoper alternatiewe vir laboratoriumgebruik. 'n Mikrogolf bron met 'n verstelbare kraglewering is dikwels nodig tydens konsultasiewerk. Produk kosteberekinge kan ook vereenvoudig word indien die mikrogolf kraglewering konstant bly, ongeag produk veranderinge. Die magnetron as GS las is eers ondersoek waarna 'n hoogspanning geskakeldekragbron ontwerp is om die uittree van die magnetron te verstel volgens operateur- / konsultasievereistes. 'n Dubbele direksionele koppelaar is ontwerp en by die laboratorium opstelling gevoeg om voldoende terugvoer van die kraglewering en impedansie aanpassing te verseker. Die hoeveelheid mikrogolf drywing wat benodig word, het 'n direkte impak op die aanvanklike kapitale uitgawe vir die stelsel. 'n Optimale stelsel is dus noodsaaklik om kostes te bespaar. 'n Impedansie-aanpassingsnetwerk is ontwerp om die magnetron en las by mekaar aan te pas om sodoende energie en kostes te bespaar. Deur outomatisering streef die stelsel na optimale werkverrigting sonder enige ingryping deur die operateur.

Thesis (MEng) -- Stellenbosch University, 2002. / ENGLISH ABSTRACT: The tuning of coupled-resonator filters is an essential part of its production. It is, however, a time consuming and expensive process. The use of model-based parameter extraction algorithms as a semi-automated tuning procedure is examined. This thesis describes the development of such a procedure. Different models for the filter are compared. The extraction algorithm is based on the least squares method. A more robust procedure is presented which makes the parameter extraction possible, without the availability of good starting values. The algorithm is evaluated using a fourth order single mode direct coupled cavity filter with a centre frequency of 10GHz. The algorithm produces good results and makes the tuning of this type of filter possible in an effective way. It also allows for the diagnosis of the filter, which is a great advantage over the more conventional direct tuning methods. / AFRIKAANSE OPSOMMING: Die instelling van gekoppelde-resoneerderfilters is ’n essensiele deel van die vervaardiging daarvan. Dit is egter ’n tydsame en duur proses. Die gebruik van modelgebaseerde parameteronttrekking as ’n semi-geoutomatiseerde instellingsproses is ondersoek. Hierdie tesis beskryf die ontwikkeling van so ’n prosedure. Verskillende modelle vir die filter is vergelyk. Die onttrekkingsalgoritme is gebaseer op die kleinste-kwadraatmetode. ’n Meer robuuste metode word voorgestel wat die parameteronttrekking moontlik maak, sonder dat daar goeie beginwaardes beskikbaar is. Die algoritme word geevalueer aan die hand van ’n vierde orde enkelmodus direkgekoppelderesoneerderfilter met ’n senterfrekwensie van 10GHz. Die algoritme lewer goeie resultate en maak die instelling van hierdie tipe filter moontlik op ’n effektiewe wyse. Die metode kan ook gebruik word vir die diagnose van die filter wat ’n groot voordeel is bo meer konvensionele direkte instellingsmetodes.

Thesis (MScEng)--University of Stellenbosch, 2003. / ENGLISH ABSTRACT: This thesis pursues the establishment of a new Electromagnetic Compatibility (EMC) framework for South Africa. The aim of this framework is to ensure that the user is protected from sub-standard products as well as to ensure that products such as medical devices operate safely within the electromagnetic environment. The thesis presents a basic introduction into EMC and then overviews current worldwide legislation. After this information is studied a new framework is proposed for South Africa. This framework covers all areas of industry and the standards with which one has to comply as well as the procedure for demonstrating the compliance of the product. In order to establish the basis whereby smaller manufacturers can show compliance by means of in-house testing, a method for establishing measurement accuracy is also presented. In conclusion some standard measurements and an overview of some alternative measurement techniques are presented. / AFRIKAANSE OPSOMMING: Hierdie tesis ondersoek en stel 'n nuwe Elektromagnetiese Versoenbaarheids (EMV) raamwerk voor vir Suid Africa. Die doel van die raamwerk is om 'n eenvormige stelsel daar te stel waarteen produkte getoets kan word om die publiek teen onder standaard produkte te beskerm. In sekere gevalle help die raamwerk ook om te verseker dat produkte soos mediese toerusting veilig werk in die Elektromagnetiese omgewing. Die tesis lê 'n basiese inleiding oor EMV voor en gee 'n opsomming van huidige wêreldwye wetgewing as inleiding tot 'n raamwerk vir Suid Afrika. Nadat die inligting bestudeer is, word 'n nuwe raamwerk vir Suid Afrika voorgestel. Die raamwerk dek die hele elektroniese industrie, spesifiseer die toepaslike standaarde en voorsien die metodes hoe voldoenning aan die vereistes bewys moet word. Die tesis verskaf ook riglyne hoe kleiner vervaardigers kan bewys dat hulle voldoen aan die vereistes, deur in-huis toetsing. Tesame met 'n oorsig oor basiese meet tegnieke en alternatiewe tegnieke word 'n metode daar gestel vir sulke vervaardigers om hul metings se akuraatheid te bewys.

Thesis (MScEng)--Stellenbosch University, 2003. / ENGLISH ABSTRACT: The Finite Element Method (FEM) as applied to Computational Electromagnetics (CEM), can be used to solve a large class of Electromagnetics problems with high accuracy, and good computational efficiency. Computational efficiency can be improved by using element basis functions of higher order. If, however, the chosen element type is not able to accurately discretise the computational domain, the converse might be true. This paper investigates the application of elements with curved sides, and higher order basis functions, to computational domains with curved boundaries. It is shown that these elements greatly improve the computational efficiency of the FEM applied to such domains, as compared to using elements with straight sides, and/or low order bases. / AFRIKAANSE OPSOMMING: Die Eindige Element Metode (EEM) kan breedvoerig op Numeriese Elektromagnetika toegepas word, met uitstekende akkuraatheid en 'n hoë doeltreffendheids vlak. Numeriese doeltreffendheid kan verbeter word deur van hoër orde element basisfunksies gebruik te maak. Indien die element egter nie die numeriese domein effektief kan diskretiseer nie, mag die omgekeerde geld. Hierdie tesis ondersoek die toepassing van elemente met geboë sye, en hoër orde basisfunksies, op numeriese domeine met geboë grense. Daar word getoon dat sulke elemente 'n noemenswaardinge verbetering in die numeriese doeltreffendheid van die EEM meebring, vergeleke met reguit- en/of laer-orde elemente.

Thesis (MScEng)--University of Stellenbosch, 2003. / ENGLISH ABSTRACT: The three-level neutral-point-clamped(NPC) converter, being a widely used multilevel inverter, received a lot of attention recently due to problems associated with de-link capacitor voltage balancing. There are mainly two problems associated with the neutralpoint voltage of the NPC inverter: 1. At high modulation indices a low frequency ripple occurs on the neutral-point voltage. 2. Steady-state unbalance in the neutral-point voltage may arise due to a variety of factors including component imperfections, transients and other non-idealities and imbalances. In this thesis we study the balancing problem with focus on the steady-state imbalance. This is achieved by a systematic and mathematically rigorous study of the natural balancing mechanisms of the three-level three-phase NPC inverter. Orthogonality of two sets of switching spectra in the frequency domain would imply that the DC-bus voltages balance in the steady state. This is done through mathematical analysis using Carrara's PWM strategy of alternative phase opposition disposition(APOD), phase opposition disposition( POD) and phase disposition(PD); and Bennet's geometric model for double Fourier series adapted for use with power converter systems by Bowes. The theory is verified through simulation. / AFRIKAANSE OPSOMMING: Aangesien die drie-vlak, geklemde, neutrale-punt omsetter(NPC) 'n algemene omsetter konfigurasie is, is daar onlangs baie aandag gegee aan die probleme wat geassosieer word met die balansering van die omsetter se gelykstroombuskapasitorspanning. Die twee hoof probleme wat gepaart gaan met die neutraalpuntspanning van die NPC omsetter is: 1. Met 'n ho modulasie-indeks ontstaan daar 'n lae frekwensie rippel op die neutralepuntspanning. 2. 'n Bestendige toestand wanbalans van die neutrale-puntspanning kan ontstaan as gevolg van 'n verskeidenheid faktore, onder andere komponent nie-idealiteite, oorgangs- en ander wanbalanse. In hierdie tesis word op die bestendige-toestandwanbalans gefokus. Dit word gedoen deur middel van die neutraalbalanseeringsmeganisme van die drie-vlak, drie-fase NPC omsetter, sistematies en gedetaileerd wiskundig te bestudeer. In die bestendige toestand sal orgonaliteit van twee stelle skakel spektras in die frekwensie gebied, GS-bus spanning balans impliseer. Dit word wiskundig geanaliseer deur gebruik te maak van Carrara se alternatiewe fase opposiesie disposisie (APOD), fase oposisie disposisie (POD) en fase disposisie(PD), puls-wydte modulasie strategie, asook Bennet se geometriese modelle vir die dubbel Fourier reeks wat aangepas is vir drywingsomsetters deur Bowes. Ten slotte is die teorie geverifieer deur simulasies.

Thesis (PhD)--University of Stellenbosch, 2004. / ENGLISH ABSTRACT: The implementation and verification of a recently proposed Huy gens' principle in hollow lossless waveguide is described. The extended Huygens' principle is applicable to the scattering effect of arbitrary obstacles in waveguide and allows the coupling of a volume Finite Element discretization with a quasi Method of Moments surface element approach. A review of the technique is given and expressions for the two port scattering parameters are derived. The implementation is restricted to posts in rectangular waveguide, although the technique may also be applied to general scattering problems in waveguide. Finite Elements for the volume of the obstacle are selected and a basis set is proposed. The elemental finite element matrices are derived for a low and higher order basis set, while the validity of the derivations is established by considering a simple waveguide example. A coupled set of matrix equations is constructed that can be solved for the unknown surface electric and magnetic fields and the volume magnetic fields. A set of test examples is chosen to verify the implementation. The convergence behaviour is examined for two test cases. The dissertation concludes with an evaluation of the technique and recommendations for future work. / AFRIKAANSE OPSOMMING: Die implementasie en verifiëring van 'n onlangs voorgestelde Huygens beginsel in leë golfleier word beskryf. Die uitgebreide beginsel van Huygens is van toepassing op die strooiingseffek van arbitrêre voorwerpe in verlieslose golfleier en beskryf die koppeling tussen 'n volume eindige element diskretisasie met 'n oppervlakelement kwasi-moment metode. 'n Oorsig oor die tegniek word gegee en uitdrukkings vir die tweepoort strooiingsparameters word afgelei. Die implementering word beperk tot penne in reghoekige golfleier, alhoewel die tegniek op algemene golfleier strooiingsprobleme van toepassing is. Eindige elemente word gekies vir die volume van die voorwerp en 'n basisfunksie versameling afgelei van bestaande basisfunksies. Lae en hoë orde element matrikse word afgelei en die geldigheid van die afleidings word nagegaan deur 'n eenvoudige golfleier probleem op te los. 'n Gekoppelde stel matriksvergelykings word opgestel in terme van die onbekende oppervlak elektriese en magnetiese velde. 'n Aantal toetsvoorbeelde word gekies om die implementasie te verifieer. Konvergensiegedrag word ondersoek vir twee toetsgevalle. Die proefskrif sluit af met 'n evaluasie van die tegniek en aanbevelings vir verdere werk.

Thesis (MScEng)--Stellenbosch University, 2012. / ENGLISH ABSTRACT: Markerless mobile Augmented Reality (AR) is currently being limited by the processing power available on smartphones and tablet-like devices, which also limits the research that can be done using these devices. To overcome the problem of limited processing power and the problem of being limited to the device's original hardware, the development of a laptop-based prototype platform was proposed. The use of a laptop was motivated by the processing power it o ers and because it is self-contained, but still allows for expansion. The implemented system consists of a handheld tablet-like display with touch input, attached to a backpack which houses the processing unit of the laptop. The tablet portion of the device is equipped with stereo cameras and inertial sensors to allow for optical inertial hybrid tracking. A basic optical inertial Extended Kalman Filter based tracking system was implemented as proof of the concept. A modular design was implemented that allows for components to be added to or removed from the prototype, thereby allowing for rapid prototyping with various combinations of sensors and cameras. Furthermore, multi-core and parallel processing, on both the GPU and CPU, was used to achieve fast processing with only minimal optimisations. The conceptual design, practical implementation, and testing of the prototype platform are covered in this document, along with recommendations for both continued research and the creation of similar systems. / AFRIKAANSE OPSOMMING: Die veld van merkervrye mobiele Toegevoegde Realiteit (TR) word tans beperk deur die verwerkingsvermo e van slimfone en tablette. Die beperking a ekteer ook die vermo e om navorsing te doen op hierdie toestelle. Nog 'n struikelblok met navorsing op hierdie tipe toestel is dat die hardeware nie verander of aangepas kan word nie. Om die beperkings in verwerkingsvermo e en die hardewarebeperking te oorkom, word daar voorgestel dat 'n mobiele stelsel ontwerp word wat oor genoegsame verwerkingvermo e beskik. Die voorgestelde prototipe-stelsel word gebaseer op 'n kragtige skootrekenaar, omdat dit die nodigde verwerkingvermo e besit en mobiliteit verskaf in 'n selfstandigeeenheid. Die voorgestelde stelsel is ge mplementeer deur 'n handdraagbare aanraakskerm te skep, wat verbind is met die rugsak wat die verwerkingse enheid van die skootrekenaar huisves. Die handdraagbare gedeelte van die skerm is toegerus met stereovisie-kameras en inersiesensors. Hierdie sensors en kameras is dan gebruik om 'n basiese hibriede optiese-inersie uitgebreide Kalman lter-gebaseerde posisievolgingsstelsel te skep, as bewys van die voorgestelde konsep. 'n Modul^ere ontwerp is gebruik, omdat dit toelaat dat komponente maklik vervang of bygevoeg kan word. Die modul^ere ontwerp maak dit moontlik om verskeie sensors spoedig te toets en te vergelyk. Verder is beide die SVE- en GVE-eenhede van die skootrekenaar se parallelle verwerkingsvermo e benut. Sodoende is 'n ho e verwerkingspoed bereik, deur slegs minimale optimering toe te pas. Die konsepontwerp, -implementering en -toetsing van die stelsel word in hierdie dokument beskryf. Saam met die beskrywing word daar ook aanbevelings gemaak vir opvolgende navorsing, asook vir die ontwerp van soortgelyke stelsels.