<p>Denne oppgaven tar for seg linearisering av GaAs MMIC effektforsterkere. Det er brukt en pHEMT-prosess og senterfrekvensen ligger på 2,45 GHz. Effektforsterkerne som er konstruert kan levere utgangseffekter i størrelsesorden 1 W. Agilent Advanced Design System (ADS) ble brukt til konstruksjon og simulering. Moderne modulasjonsteknikker med varierende envelope krever lineære forsterkere for å fungere. Ulinearitetene i forsterkeren vil forvrenge signalet og skape støy både i og utenfor båndet. Effektiviteten til en lineær forsterker er vesentlig lavere enn for en ulineær forsterker. Ved bruk av linearisering kan effektiviteten økes ved at forsterkeren kan levere større utgangseffekt uten å generere mer støy. Lineariseringsteknikker kan også brukes til å forbedre en forsterker som ikke oppfyller kravet til linearitet, for eksempel støy i nabobånd. Teori for lineære effektforsterkere og lineariseringsmetoder blir presentert. Det er lagt vekt på predistorsjon og ``difference-frequency feedback''. Det ble også gjort simuleringer med disse to metodene. Begge metodene ga redusert intermodulasjon. Det er gjort målinger på komponenter i MMIC for å få en indikasjon på påliteligheten til dataverktøyet. Resultatet av disse målingene viste at modellene er nøyaktige for 2,45 GHz.</p>

<p>Utviklingen innen radiokommunikasjon går i retning av rekonfigurerbare programvaredefinerte radioer, der funksjonaliteten og signalbehandlingen er implementert i programvare. Fremveksten av standardiserte maskinvareplattformer og programvarerammeverk, som gjør det mulig å utvikle nye og fleksible radioer ved hjelp av hyllevarer, er et resultat av dette. To sentrale frie rammeverk for programvaredefinert radio er: GNU Radio, et selvstendig rammeverk; og «Open Source SCA Implementation::Embedded», en fri implementering av «Software Communications Architecture». Denne masteroppgaven undersøker hvordan radioplattformen «Universal Software Radio Peripheral» (USRP) kan brukes sammen med de to frie rammeverkene til å realisere en veikantenhet for elektronisk bompengeinnkreving. Det innledende litteraturstudiet viser at GNU Radio er best egnet til realiseringen på grunn av lav interkomponentlatens, et stort utvalg ferdige signalbehandlingsblokker og god støtte for USRP. Gjennom arbeidet med denne oppgaven ble det implementert en sender og en koherent mottaker til en veikantenhet ved hjelp av GNU Radio og USRP. Realiseringene fungerer delvis, men det oppsto betydelige problemer under testing. Beregningskompleksiteten er lav nok til at det vil være mulig å pakke radiofunksjonaliteten inn i en integrert enhet basert på datamaskinkomponenter og USRP.</p>

<p>Denne masteroppgaven tar for seg et problem fremsatt av Kongsberg Defence & Aerospace. KDA ønsker i en digital radiolinje-link å operere ved 10 dB signal-støyforhold på inngangen til mottakeren. Dette skaper problemer for den gjeldende bærebølgegjenvinningen som fungerer ned til 13 dB. Bærebølgegjenvinneren består av en analog frekvensestimator etterfulgt av en digital faseestimator, hvor det er faseestimatoren som ifølge KDA ikke klarer å operere tilfredsstillende. Kravet for tilfredstillende operasjon ved 10 dB SNR er 2 grader RMS-fasefeil. Den gjeldende løsningen for faseestimering er Costas sløyfe med et 2. ordens filter. I denne masteroppgaven blir det foreslått to metoder for faseestimering. Den første baserer seg på ML-estimator med detekterte symboler, men har et tillegg for å kompensere for frekvensvariasjoner ut fra frekvensestimatoren i forkant. Dette tillegget lagrer faseestimat ut fra ML-estimatoren, og bruker lineær regresjon for å regne ut frekvensavviket. Det vises at dette systemet ikke fungerer tilfredsstillende ved 10 dB SNR. Den andre metoden er en tilleggsmodul kalt selektiv oppdatering. Denne modulen oppdaterer kun faseestimatet hvis en punktprøve er nær nok til et konstellasjonspunkt, hvis ikke blir punktprøven ignorert av faseestimatoren. Det vises teoretisk at denne metoden gir lavere symbolfeilsannsynlighet, men i simulerte systemer fungerer den ikke tilfredstillende. Denne modulen for selektiv oppdatering av faseestimatoren har blitt testet både med både ML-estimator og Costas sløyfe, og i begge tilfellene gir den dårligere faseestimat. Dette viser at gevinsten ved sikrere punktprøver går bort i færre punktprøver brukt i estimeringen. Det blir også foretatt en analyse av KDAs gjeldende faseestimator. Det vises både teoretisk og ved simulering at de opprinnelige filterparametrene brukt av KDA i Costas sløyfe gir et underdempet system. Forslaget til nye parametre er gamma = 2^-7 og rho = 2^-8. Disse parametrene har et forholdsvis raskt innsvingningsforløp, men er bare 0,25 grader over kravet på 2 grader RMS-fasefeil.</p>

<p>Denne oppgaven omhandler lydforplantning i havområder med avstandsav- hengig oseanografi og er en fortsettele av høstprosjektet i faget TTT4551. Det er sett på hvordan det gjennomsnittlige transmisjonstapet konvergerer mot en endelig verdi ved å ta med flere og flere profiler profiler i beregningen av lydhastighetsfeltet. Dette er gjort for både målte lydhastighetsdata og beregnede lydhastighetsdata. De beregnede lydhastighetsdataene er bereg- net med den samme strålegangsmodellen som ble benyttet for å berenge transmisjonstapet for de målte dataene. Det var strålegangsmodellen Lybin som ble benyttet til å gjøre beregningene på de målte og de beregnede lydhastighetsdataene. Vanligvis kan en gå ut i fra at lydhastigheten i havet ikke er avstandsavhen- gig, men dette er ikke hele sannheten. Det kan oppstå tempraturforandringer, endringer i saltinnhold og i trykk som gjør at dette ikke stemmer. For å finne ut av dette kan en dele vannvolumet inn i flere områder hvor en sier at en lydhastighet gjelder. Så kan en beregne lydhastighetsfeltet i det området profilen gjelder for for så å sette disse lydfeltene sammen til slutt. Da får en en modell for hele vannvolumet. Det er denne metoden Lybin benytter. Lybin baserer seg på strålegangsberegninger, noe som gjør det til et raskt og anvendelig metode.</p>

<p>Denne masteroppgaven omhandler et interferensfenomen i skipsradar som har fått benevnelsen «radarbaug». Radarbaugen er en type nærekko som skyldes båtens egne strukturer, men som opptrer på avstander langt ut over båtens fysiske utstrekning. Radarbaugen kan maskere mål og hindre deteksjon i båtens nærområde - et område det er kritisk for en navigatør å ha god oversikt over. Kunnskap om denne type interferens, hvordan den oppstår og hvilke egenskaper den har, vil gi nødvendig bakgrunn for utvikling av teknikker og metoder for signalbehandling i skipsradar som kan bedre deteksjonsevnen for mål nær eget fartøy og dermed medvirke til økt sikkerhet til sjøs. I denne oppgaven har en derfor forsøkt både å undersøke nærmere hvordan denne type uønskede signaler oppstår, samt foreslå egnet signalbehandling. I innledingen ble det gjennomført et litteratursøk for å kartlegge om det finnes etablert teori som omhandler denne typen interferensproblematikk. Søket viste at det finnes svært lite litteratur på området. Etablering av egen grunnlagsteori vil derfor være derfor nødvendig. Antakelser om at radarbaugen skyldes multiple refleksjoner grunnet spredere på eget fartøy har fungert som en hypotese som er forsøkt sannsynliggjort gjennom to hovedpunkter - datasimuleringer og sammenlikning/gransking av nærekko fra ulike skrogutforminger. Simuleringer av problemstillingen ble forsøkt i gratis prøveversjoner av dataverktøyene Feko og WIPL-D. Begge disse programmene kan ha mulighet til å utføre denne type beregninger, men begrensninger i gratisversjonene gjorde det umulig å gjennomføre aktuelle simuleringer. Det vil derfor være behov for tilgang på fullversjoner før en fullstendig analyse og evaluering kan gjøres. Sammenlikning og gransking av nærekko fra to fartøy med ulike skrogutforminger viste at to ulike fartøy med forskjellig utforming skaper nærekko med ulik karakteristikk. Maksimal utstrekning på radarbaugen relativt skroglengde varierer fra 1,5-2,3 for fergen MF «Raunefjord», mens tilsvarende tall for fergen MF «Harøy» er 2,2-3,8. Forskjellige skrogutforminger medfører variasjoner også i radarbaugens bredde i asimut, og begge deler indikerer at skrogets utforming har betydning for denne type nærekko. Det er utviklet og prøvd ut metoder for dopplerfiltrering av «radarbaug» i skipsradar. Standard binomiske MTI-filtre av lengde 2 og 3, samt FIR-filtre med spesialtilpassede vekter av lengde 6 og 12 designet i Matlab er benyttet på et utvalg av måledata som inneholdt minst mulig sjøclutter. Beregninger av clutterdemping ga gjennomsnittsverdier på 18,2-19,6 dB for X-bånd og 8,7-10,5 dB for S-bånd. Filtrene av lengde 2 og 6 viser best clutterdemping. Forskjellen mellom de to radarbåndene henger trolig sammen med at det er mer annen type clutter i måledataene fra S-bånd. Som en integrert del av kartleggingsarbeidet i oppgaven er det utviklet et lettfattelig og brukervennlig dataverktøy for kartlegging av «radarbaug» i Matlab. Dette vil danne grunnlag for videre arbeid ved å forenkle analyse av nærekko i skipsradar for nye fartøy og skrogtyper.</p>

<p>Hensikten med denne oppgaven har vært å lage et Kalmanlter for beregning av tilstandsvektoren til en osceanogrask bøye. Under arbeidet har det blitt brukt kjente bølgedata for simulering og for å kontrollere og sammenligne resultater. Bølgeteori og bølgedata har også blitt brukt for å lage en modell av bøyens bevegelse med minste kvadrats metode. Det ble antatt at en modell basert på data samlet i en innkjøringsperiode ville kunne fungere. Det har imidlertid vist seg at bøyens bevegelse ikke er periodisk nok for minste kvadrats metode. Resultatet av modelleringen ble lite tilfredsstillende og arbeidet med Kalmanlteret ble preget av dette. På grunn av de dårlige estimatene modellen gir klarer Kalmanlteret aldri å gi en god løsning for bøyens tilstandsvektor. En gjennomgang av partikkel lterteori er gitt som et alternativ til Kalmanlteret, men det er ikke testet med data. Det må nnes frem til en alternativ måte for modellering av bølgeprosessen, når dette er gjort kan Kalmanlteret fremdeles vurderes som en mulig løsning for beregning av tilstandsvektor.</p>

<p>Termoakustikk går i korte trekk ut på å utnytte den lille temperaturdifferansen som genereres av trykkdifferansene som dannes av all lyd. En økning av trykket i en gass vil også øke temperaturen. Termoakustiske kjølere bygges for å oppnå høyest mulig lydtrykk slik at denne varmeforandringen blir størst mulig. Varmeforandringen utnyttes ved hjelp av en buffer som kalles stakk. Stakkens oppgave er å lagre varme mens den flyttes fra et sted til et annet. Gassen som resonerer gjennom stakken flytter litt varme oppover ved hver svingning på samme måte som en menneskelig bøttekjede flytter vann. Ved å plassere en varmeveksler i varm side som kan ta ut overskuddsvarmen, blir det mulig å kjøle ned noe i kald side av stakken. For å oppnå en målbar kjøleeffekt, ble kjøleren bygget større og mer komplisert enn kjøleren i forrige prosjekt. Før selve byggingen, ble kjøleren simulert i Comsol Multiphysics for å avgjøre viktige designkriterier. Den optimale rørlengden ved gitt frekvens, ble funnet til 98,3 cm. Selve byggingen ble gjort på mekanisk verksted ved NTNU. Det ble brukt et kraftig PA høytalerelement for å få maksimal effekt. Et akrylrør ble brukt som resonansrør og de fleste andre delene ble produsert i aluminium. En blokk av det keramiske materialet Celcor ble valgt til stakk. Dette materialet hadde alle de viktige egenskapene en god termoakustisk stakk burde ha. Systemet som gjorde det ble mulig å måle effekten, bestod av en varmetråd i den kalde siden av stakken og en varmeveksler for gjennomføring av vann i den varme siden. Systemet ble først testet for å avgjøre hvor i røret stakken burde stå. Den optimale plassering var ca 2 cm fra toppen av resonatoren. Dette var ikke et forventet resultat og plasseringen ville dessuten gjort montering av varmeveksleren umulig. Det ble så målt trykkfordeling i røret, dempning og refleksjonsfaktor til stakken for å finne årsaken til den uventede optimale plasseringen. En direkte årsak til at kjøleren hadde best ytelse med stakken 2 cm fra toppen, i trykkmaksima av kvartbølgen, ble imidlertid ikke funnet. Stakken ble så fastmontert ca 5 cm fra toppen, varmetråden og varmeveksleren montert henholdsvis under og over denne. For å kunne finne et bra mål på kjøleeffekten ble varmeoverføringskoeffisienten til systemet målt. Denne ble funnet ved å sette forskjellige effektlaster i varmetråden til temperaturen i systemet stabiliserte seg. Ved stabil temperatur vil all varme som blir tilført systemet gå ut gjennom rørveggen. Varmeoverføringskoeffisienten ble målt til 0,23 watt/grad. Ved å bruke den målte varmeoverføringskoeffisienten ble kjøleeffekten og virkningsgraden målt med en last fra 0 til ca 40 watt. Med 5 cm lang stakk oppnådde kjøleren en kjøleeffekt på ca 5 watt ved 14 grader og ca 15 watt ved 20 grader. Dette beviste at kjøleren klarte å pumpe en betydelig mengde varme, men at den ikke klarte å gjøre dette ved lave temperaturer. Dette ble antatt å skyldes at kjøleren ikke oppnådde høy nok temperaturdifferanse i utgangspunktet.</p>

<p>I prosjektet høsten 2008 ble det designet en effektforsterker på 145 MHz for en dobbel cubesat. Arbeidet med forsterkeren fortsatte i denne oppgaven, der det har blitt designet tilpasningsnettverk henholdsvis for størst uteffekt og effektivitet. Tilgjengeligheten av storsignalmodell for Filtronixtransistoren brukt i prosjektet har gjort det mulig å optimalisere med tanke på effekt og effektivitet. Det ble oppnådd maks uteffekt på 32 dBm og maks effektivitet på 52% etter optimaliseringen og endring til en klasse B biasering. For å øke redundansen til forsterkeren ble den satt inn i et push-pulldesign, slik at forsterkeren gikk fra en gren til to grener. Det ble prøvd ulike tilpasningsnettverk, og alternativet uten tilpasning rundt selve transistoren ble valgt. Det gav maks uteffekt på 32 dBm og en effektivitet på 30% ved 30 dBm ut. Ved å inkludere en bufferforsterker i hver gren øker redundansen til systemet enda mer. Forsterkeren gav nå hele 37 dB forsterkning ved et inngangsnivå på - 8dBm. Maks uteffekt var fortsatt 32 dBm. Fra designet ble det laget et PCB-utlegg. Måleresultatene viste at S-parameterdataene til storsignalmodellen var feil, slik at nytt tilpasningsnettverk måtte designes. Effektmålingene gav maks uteffekt på 27,5 dBm og en effektivitet på 27,5%. Alle to-tone simuleringene og målingene var aldri høyere enn -20 dBc for 3. ordens intermodulasjonsprodukt. For bruk i en satellitt blir en effektivitet på kun 27,5% for liten, og det må jobbes videre med å finne en løsning som gir høy nok effektivitet.</p>

<p>Kontrabassens laveste egenfrekvens er rundt 60 Hz, men enkelte kontrabasser kan spille toner helt ned til 30,8 Hz. Hvis det skal utstråles lyd i området 30 til 60 Hz må det derfor i hovedsak foregå ved overføring av energi gjennom kontrabassens pigg til scenegulv. Guettler et al.[1] har påvist at overføringen fra kontrabass til scene er størst ved god impedanstilpasning, noe som i frekvensområdet 30 til 60 Hz vil si ettergivende underlag. Denne oppgaven tar i den sammenheng for seg lavfrekvent lydutstråling fra vibrerende scenegulv. Det ble gjennomført målinger av vibrasjoner på scenegulv og målinger av lydtrykket i sal ved eksitering av scenegulv. Det er videre gjennomført vurderinger med grunnlag i målingene og gjeldende teori. Målingene indikerer at bølgelengden til scenedekker av tre i området 30 til 60 Hz har kortere bøyningsbølgelengde enn bølgelengden i luft, noe som tilsier at dette området ligger under grensefrekvens og dermed har minimal utstråling fra utbredende bølger og resonanser. Videre indikerer målingene at det finnes et felt rundt eksitasjonspunktet med kraftig utsving og videre målinger indikerer at dette feltet kan være hovedkilden til utstrålt lyd fra scenegulv i området 30 til 60 Hz. Målinger av lydtrykk i saler viser at det finnes forsterkning av lavere frekvenser, men at det er frekvensene over 60 Hz, sannsynligvs utstrålt fra kontrabassen, som dominerer lydtrykket i rommet. Da dette er en kompleks problemstilling med mange innvirkende faktorer bør videre arbeid inkludere undersøkelser for å underbygge eller motbevise det som er vurdert ut fra funnene i denne oppgaven. Det burde også undersøkes hvilken innvirkning hulrommet under scener og bruk av klangkasser har å si for utstråling av lavfrekvent lyd. [1] Knut Guettler, Anders Buen og Anders Askenfelt. An in-depth analysis of the double bass-stage floor contact, 2008.</p>

<p>For å lage nye og mer kompakte RF enheter, trengs det også mindre antenner. I denne oppgaven er en invertert F-antenne studert. Det er utført simuleringer for å kartlegge hvordan antennens egenskaper forandrer seg når ulike dimensjoner endres, og hvordan størrelsen på jordplanet påvirker antennen. Overgangen fra SMA-kontakt til koplanar transmisjonslinje er simulert for å minimere refleksjoner som kan komme av dårlige overganger. Det er simulert en antenne på et stort jordplan, og en antenne på et lite jordplan, som begge opererer i 2,4 GHz-båndet, nærmere bestemt 2,40 - 2,48 GHz. De simulerte antennene er produsert på et FR4-substrat, og målinger er utført og sammenlignet med simuleringene. I simuleringene ble det lagt vekt på at standbølgeforholdet var lavere enn 2 i frekvensbåndet, med laveste verdi ved omtrent 2,44 GHz. Ved simuleringer ble det funnet at antennens effektivitet var 0,74 for antenne på stort jordplan, og 0,93 for antenne på lite jordplan. Målinger viste at antennenes resonansfrekvens var forskjøvet noe opp i frekvens og at antennene ikke overholdt kravene. En enkel justering av en parameter på de produserte antennene, fikk resonansfrekvensen ned til 2,44 GHz. Simuleringer i etterkant av målingene viser at simuleringsresultatene stemmer bedre overens med målingene når er til FR4-substratet ligger nærmere 4,35 enn 4,4 som var den initielle verdien i simuleringene. Strålingsdiagrammet til antennene ble simulert og målt, et omnidireksjonalt strålingsdiagram i samme plan som kretskortet (XY-planet) hadde vært ideelt, men blant annet på grunn av at antennen ikke er symmetrisk, ble ikke dette tilfelle. Det ble ikke lagt vekt på forming av strålingsdiagram, men simuleringer og målinger stemmer relativt bra overens. Antennen er testet sammen med nRF24LE1 mikrokontroller med radio fra Nordic Semiconductor. Målinger av utstrålt effekt viste at antennens resonansfrekvens er på omtrent 2,40 GHz når det befinner seg komponenter på kretskortet og kobberbaner deler opp jordplanet. Dette bekreftet at antennens egenskaper er avhengige av hva som befinner seg i nærfeltet og at antennens siste tilpasning må gjøres i den applikasjonen den skal brukes.</p>