<p>Formålet med denne oppgaven er å videreføre arbeidet fra forutgående prosjektoppgave der muligheten for å implementere kameramodul i en studentsatellitt ble utredet. Valg av billedsensorteknologi er gjort i prosjektoppgaven. Arbeidsbetingelser relatert til rommiljø og belastninger under oppskyting av satellitten med henblikk på romkvalifisering av kameramodulen er også utredet i prosjektoppgaven. Sammendrag av prosjektoppgaven er tatt med i Appendiks A. Innledningsvis er det gjort rede for arbeidsbetingelser knyttet til kameraprosjektet, og oppgavens omfang er avgrenset. Den ferdige kameramodulen skal brukes i en studentsatellitt, bilder fra jordbane er tenkt brukt i arbeide med å rekruttere skoleungdom til realfag. Funksjonsannsynlighet og naturtro bildegjengivelse er derfor viktigere enn instrumentell nøyaktighet. Det overordnede mål er å utvikle en kameramodul med størst mulig funksjon-sannsynlighet, og derfor så få ,og robuste komponenter som mulig. En kortfattet systembeskrivelse konkluderer med at kameramodulen skal kunne eksponere og lagre ett enkelt bilde, for senere overføring til bakkestasjon via satellittplattformens telemetrisamband. Overføring av datastrøm fra bildebrikke til minnekrets skal håndteres av en kommersielt tilgjengelig mikrokontroller med 8 bits arkitektur. Mikrokontrolleren AVR Mega1281 fra Atmel er valgt. Prototyp av flightmodel består av to kort. SC-1A er et test- og tilkoblingskort for bildebrikken MT9V111, og ble utviklet under arbeidet med den forutgående prosjektoppgave. SC-1B er et kontrollkort med mikrokontroller, minnebrikke og noen enkle støttekretser. Den fysiske implementeringen av kameraprototypen er beskrevet. Spesielt krevende er sanntid overføring av datastrøm fra bildebrikke til eksternt dataminne, gitt begrensninger i mikrokontrollerens klokkefrekvens. Overføring av data fra bildebrikken er avbruddstyrt med avbruddsignaler fra bildebrikken. Kjernen i programvaren er et 2 instruksjoners assembly-segment, som med støtte i mikrokontrollerens maskinvare, overfører et 8 bits dataord fra bildebrikken til en ekstern RAM-brikke. Hele operasjonen utføres i løpet av 4 klokketikk, inklusive fortløpende inkrementering av eksternminnets adressebuss. Det er vist hvordan oppdeling av minneadressebussen, i én statisk og én dynamisk del, kan brukes til å omgå begrensninger i mikrokontrollerens bussbredde. Prototypemodulens kretskomponenter er delt inn i inn i primær- og sekundærkomponenter, der de primære er del av den endelige kameramodulen som skal opp i rommet, mens de sekundære er støttekomponenter skal forenkle implementering av prototyp, og muliggjøre testing direkte på modulen mens den er i drift. I gruppen primærkomponenter finner vi bildesensor, mikrokontroller, minnebrikke, adressebuss-lås og avkoblingskondensatorer. Disse kretskomponentene er gjennomgått i detalj, med spesiell vekt på egenskaper av betydning for kameramodulen. Av sekundærkomponentene er det bare klokkekilden som er behandlet. For å begrense kompleksitet og antall frihetsgrader i eventuell feilsøking er det i prototypemodulen brukt en ekstern krystalloscillator med utgangsdrivere og programmerbar frekvensdeler, slik at klokkesignal med frekvensen F0/2 kan tappes ut i tillegg til masterklokke med frekvensen F0. F0/2 trengs i denne implementering som masterklokke til bildebrikke. I flightmodel SC-2 vil et krystall bli brukt som kilde for masterklokke. Mikrokontrolleren har krystall-inngang med inverterende forsterker. Klokkesignal til bildebrikken vil bli generert av mikrokontrolleren. 3.0V er valgt som et kompromiss mellom de ulike kretskomponentens krav til forsyningspenning. Med samme driftspenning for alle kretskomponenter kan databusser kobles direkte sammen, uten konvertering av logikknivåer. Kretsskjema er utarbeidet i et CAD-basert kretskortverktøy. Kretskort for prototypemodulens kontrollkort skal produseres i 4-lags teknikk med forsyningspenning og jord distribuert på separate plan for å unngå serieinduktans i strømforsyning som kan resultere i at logiske desisjonsnivåer har distribuerte, instantane nivåforskjeller for de ulike kretskomponentene. Fullstendig programkode i C er tatt med i Appendiks, sammen med MATLAB-skript for generering av bildefil. Arbeidet med kameraprototypen viser at det er fullt mulig å realisere en robust kameramodul med dataoverføring styrt av en mikrokontroller.</p>

<p>Med en multimodal applikasjon utviklet ved Telenor FoU dokumenteres forskjellige brukergruppers nytte av multimodale systemer.</p>

<p>Fraktale strukturer er en måte å lage antenner med interessante egenskaper, det kan være minityrisering av antenner eller multi/bred-båndsantenner. I masteroppgaven er Hilbertfraktalen brukt til å lage en miniatyrisert ubalansert antenne. Antennen er laget som en integret invertert F antenne. Hilbertfraktalantennen er sammenlignet med en antenne laget med en modifisert Minkowskifraktal. Minkowskifraktalantennen er en integret invertert L antenne. Begge antennene er ubalanserte og referert til 50 Omega kildeimpedans. ADS Momentum er brukt som simuleringsverktøy, og endelig struktur er funnet igjennom simuleringer. Antennene er blitt produsert, og det er målt impedansegenskaper på en automatisk nettverksanalysator og strålingsdiagram i antennehallen ved NTNU. Begge antennene er rundstrålende med gain tilnærmet -2,5 dBi for Minkowskifraktalantennen og -5,6 dBi for Hilbertfraktalantennen. Her er det brukt en monopol som referanseantenne. Hilbertfraktalantennen har båndbredde på 34 MHz, mens Minkowskifraktalantennen har båndbredde på 79 MHz. Antennene har areal på 0,962 cm^{2} for Hilbertfraktalantennen og 1,15 cm^{2} for Minkowskifraktalantennen. Resultatene er interessante med hensyn på arealbruk og antenneprestasjoner, og det anbefales videre arbeid med fraktaler som basis for miniatyrantenner. Videre arbeid bør gjøres med et annet simuleringsverktøy, da ADS Momentum ikke er egnet for strålingsproblem med endelig jord og endelig substrat.</p>

<p>Det er ønskelig med nøyaktig informasjon om fysiske egenskaper som beskriver havbunnen for å kunne modellere akustisk utbredelse i vannet. Det har i denne oppgaven blitt sett på global inversjon av geoakustiske parametere. Inversjonen blir sett på som et optimaliseringsproblem, som blir løst ved hjelp av genetiske algoritmer. Med genetiske algoritmer blir responsen fra en rekke forskjellige parametersett som beskriver miljøet beregnet parallelt for å estimere løsningen. En inversjonskode er skrevet i Matlab som bruker genetiske algoritmer som optimaliseringsmetode og en forovermodell for å kalkulere data tilhørende et sett geoakustiske parametere som beskriver havbunnen. Inversjonen ble utført ved å bruke syntetiske data og to eksempler ble gjennomført. Resultatet indikerer at det er mulig å utføre inversjon av geoakustiske parametere ved å bruke genetiske algoritmer.</p>

<p>Effektforsterkere er viktige komponenter i dagens telekommunikasjonsutstyr. I de fleste trådløse kommunikasjonssystemer står effektforsterkeren for en stor andel av det totale effektforbruket. Derfor er virkningsgraden, eller effektiviteten, til denne av stor betydning. Ved å redusere overlapp mellom strøm og spenning i transistor er det mulig å bedre effektiviteten til effektforsterkere betydelig. Dette er mulig ved å reflektere harmoniske frekvenser tilbake til transistoren med riktig fase. Dette gjøres i klasse F effektforsterkere, og gir vesentlig bedre effektivitet enn tilsvarende klasse AB og B effektforsterkere. Ved design av en klasse F effektforsterker ble det sett på hvilke egenskaper denne har i forhold til en tilsvarende klasse AB design. Begge effektforsterkerne ble designet for bruk i et Inmarsat-bånd ved 1,64GHz. Det ble benyttet en GaAs MESFET-effekttransistor, beregnet for bruk i L-bånd, i design og konstruksjon av begge effektforsterkerne. I designen av klasse F effektforsterkeren var det hensiktsmessig å bruke parasittiske effekter i transistoren som en del av designen, for å oppnå ønsket refleksjon av andre- og tredjeharmonisk. Det ble benyttet diskrete passive komponenter, med små tap og gode modeller, til design og konstruksjon. ADS-simuleringer viser at det er mulig å oppnå en effektivitetsgevinst på 10 prosentpoeng ved riktig refleksjon av andre- og tredjeharmonisk. Ved hjelp av simuleringer i ADS er den harmonisk tunede klasse F designen sammenlignet med en tilsvarende klasse AB effektforsterkerdesign. Her ser en at bedret effektivitet går på bekostning av båndbredde. Effektiviteten faller også raskere med økende avstand fra senterfrekvensen, enn hva som er tilfellet for klasse AB designen. Til tross for dette har klasse F designen tilsvarende lineære egenskaper som klasse AB designen. Etter hvert som størrelsen til de harmoniske vokser vil de bidra til en gradvis økning av effektiviteten, inntil klasse F kriteriet inntreffer når transistoren drives nær metning. Begge designene gir rundt 14dB forsterkning og leverer effekter i overkant av 1W. Simulert PAE er 55,1% for klasse F effektforsterkerdesignen, og 45,1% for tilsvarende klasse AB design. Begge designene ble konstruert, og målte resultater ble sammenlignet med de simulerte. Dette viser at transistormodellen, som ble brukt ved simulering i ADS, gir et veldig konservativt estimat av forsterkning og effektivitet. Ved reduksjon av forsterkning var det mulig å oppnå tilstrekkelig stabilitet for klasse AB effektforsterkeren, der PAE ble målt til 55,3%. Det viser seg også at det er forskjeller mellom simulerte og virkelige S-parametere til transistoren. Ved konstruksjon av klasse F effektforsterkeren er det essensielt andre og tredjeharmonisk ser riktig impedans fra transistorens strømkilde for å få riktig refleksjon. I tillegg må tilpasningsnettverket gi grunnharmonisk riktig impedans for høyest effektivitet. Uten god modell for transistor, og begrensede muligheter til å måle refleksjon av harmoniske, ble det med tilgjengelig tid ikke mulig å realisere den designede klasse F effektforsterkeren. I forbindelse med skriving av en artikkel, som vil bli forsøkt publisert ved ”Radio Wireless Week 2007” i Long Beach, ble det gjennomført utfyllende målinger på en klasse AB og en klasse F effektforsterker som ble konstruert i fordypningsprosjektet. Her ble det hovedsaklig sett på tredjeordens intermodulasjonsdistorsjon. Disse målingene styrker tidligere indikasjoner som tilsier at den konstruerte klasse F effektforsterkeren gir mer lineær forsterkning enn tilsvarende klasse AB effektforsterker.</p>

<p>En klasse E forsterker er en høyeffektiv svitsjeforsterker. Teoretisk effektivitet for en klase E forsterker er 100%, men dette er ikke mulig å oppnå i praksis siden alle fysiske elementer inneholder tap. Ved å kontrollere svitsjingen riktig, reduseres overlappet mellom strøm og spenning over svitsjeelementet og effektiviteten øker. Forsterkeren er designet rundt en Gallium Arsenid (GaAs) MESFET fra Eudyna som også er brukt i klasse AB og klasse F sammenligningskretser konstruert ved NTNU. Transistoren er designet for L bånd og det er designet to forsterkere, en ved 10MHz og en ved 1.6GHz. Som vi skal se, stemmer transistormodellen bra ved 1.6GHz, men dårlig ved 10MHz. På grunn av dette var det ikke mulig å finne noe brukbart tilpasningsnettverk ved 10MHz. Ved å designe, simulere og måle er det i denne oppgaven oppnådd 67% effektivitet ved 1.6GHz, som er bedre enn tilsvarende klasse AB sammenligningskrets og også bedre enn typiske verdier for klasse E forsterkere. I tillegg til måling av effektivitet og båndbredde er inngangseffekt variert for å se på inngang/utgangskarakteristikk, selv om dette i utgangspunktet er mer interessant for en lineær forsterker. På bakgrunn av disse målingene er det mulig å se at forsterkeren oppfører seg som en tradisjonell klasse E forsterker ved 10MHz, mens ved 1.6GHz oppfører den seg som en lineær forsterker før den begynner å svitsje. Båndbredden ved 10MHz ble målt til cirka 2.25MHz, mens det var stor båndbredde rundt 1.6GHz. Båndbredden ble målt opp til 1.9GHz og under 800MHz som var laveste målte verdi.</p>

<p>I denne oppgaven skal det lages det en energihøster som skal kunne høste energi fra en luftstrømning. Det skal benyttes piezoelektrisk PVDF-film for å høste energi fra strømningen. Innledningsvis studeres tidligere arbeid innen piezoelektrisk energihøsting, ettersom flere av detaljene og designparametrene i disse arbeidene er relevante i forbindelse med utviklingen av en energihøster. Muligheten for å danne en kontrollert virveldannelse i et rør undersøkes. Eksempelvis studeres muligheten for å fremprovosere resonanser i røret som kan være egnet til å eksitere energihøsteren. Forsøkene gir dessverre ikke positivt resultat med tanke på å drive energihøsteren. Energihøsteren som lages består av et stykke innspent film som jobber mot en lukket kavitet. Filmen hviler mot en krum ramme som vender innover i kaviteten. Det lages en forenklet modell av følsomheten til energihøster som funksjon av frekvens. Denne blir forsøkt verifisert ved hjelp av målinger på energihøsteren. Det er imidlertid store forskjeller mellom den modellerte og den målte følsomheten. Til slutt prøves energihøsteren ut i røret og det viser seg at spenningen som genereres er svært lav, omkring 60 μV. Dette er altfor lavt til at energihøsteren kan benyttes i energihøstingssammenheng. En mulig årsak til at energihøsteren genererer såpass lave spenninger er at det under fremstillingen av energihøsteren oppstår problemer med innspenningen av filmmaterialet. Filmmaterialet følger ikke krumningen på rammen på en tilfredsstillende måte og dette er en medvirkende årsak til lav mottakerfølsomhet. Dette kan også være en del av forklaringen på det store avviket mellom den modellerte følsomheten og den målte. Et siste moment som også kan forklare den lave spenningen fra energihøsteren er at strømningen i røret viser seg å være turbulent. Dette gir naturlig nok høy entropi i strømningen. Når luftmolekylene er ute av takt vil netto kraft mot PVDF-membranet være liten.</p>

<p>RFID har vært i bruk i over 20 år og er dermed ingen ny teknologi. Likevel har nye produksjonsmetoder og økt utbredelse først i det siste ført til at kostnadene har sunket til et nivå som gjør teknologien konkurransedyktig med den utbredte bruken av strekkoder. RFID-system består alltid av en transponder, som er festet til objektet som skal identifiseres, og en leser, som kommuniserer med og videreformidler informasjon fra, transponderen. De to største fordelene med RFID er at den kan inneholde mer informasjon og at det ikke er behov for en klar synslinje til objektet. I situasjoner hvor flere objekter skal identifiseres eller spores, brukes én transponder per objekt. Oslo Lufthavn Gardermoen håndterer daglig over 15 000 kolli, og for identifisering og sporing av disse, bruker de et strekkodesystem med en gjennomsnittlig leserate på mellom ca 92 til 94 %. Til tross for at raten er relativt høy i forhold til andre bagasjehåndteringssystem, gir dette store merkostnader, da ca 1200 kolli daglig må leses på nytt, og derfor ønsket de å se hvorvidt RFID kan gi høyre leserate enn nåværende på Gardermoen. Med basis i prosjektoppgaven, utført som et forarbeid til masteroppgaven, ble det valgt å gjøre forsøk med en UHF-løsning med passive Gen2-transpondere innlagt i bagasjelapper. Dette fordi de er prisgunstige, har høy datarate og mulighet for global kompatibilitet, og blant leverandørene med erfaring innen identifikasjons- og luftfartsindustrien, ble Accu-Sort, Deister Electronic og Maxeta valgt. De konstruerte en RFID-lesestasjon, og ved testing ble transpondertypen UPM Rafsec Sales Code 3000705 funnet til å være best egnet for RFID-systemet på Gardermoen. Systemet ble installert på flyplassen i juli 2006, og ved testing, med 384 innsjekket kolli, ble det oppnådd en leserate på 96,61 %, som er mellom 2,6 til 4.6 % bedre enn hva som var målet med oppgaven. Det har vært ønskelig å utføre flere tester for å prøve å forbedre systemets prestasjoner ytterlig, men på grunn av tidsnød var dette ikke mulig. En internasjonal flybagasje¬håndterings¬test med RFID ga leserater, fra 99.2 til 100 %, som er bedre enn hva noen andre tidligere har oppnådd med andre sporingsmetoder. Dette viser at teknologien har et svært godt potensial, og luftfartsindustriens standardiseringsorgan International Air Transport Association (IATA) anslår at industrien årlig kan spare 760 millioner amerikanske dollar (USD) ved å ta i bruk RFID. Et organisasjonskart og fremdriftsplan ble laget for å gi prosjektet en oversiktlig struktur. I tillegg ble hvert møte dokumentert i form av et møtereferat og månedlige statusrapporter og andre rapporter ble skrevet for å oppsummere og dokumentere progresjonen i prosjektet. For å bedre forutsetningene for arbeidet med prosjektet, finansierte AI en reise til den årlige Passenger Terminal Expo 2006-messen i Paris. Messen besto av utstillinger og konferanser, og ga en bredere forståelse av flere aspekter innen luftfarts¬industrien, i tillegg til kunnskap om hvordan RFID best mulig vil kunne brukes til å spore flybagasje.</p>

<p>Arbeidet med oppgaven gikk ut på å studere ulike kalibreringsmetoder for nettverksanalysator, utarbeidelse av testkort med kalibreringskomponenter. Målinger av DC- og AC-oppførselen til transistoren, for så å benytte programmet Agilent ADS og TOM-modellen til å lage en datamodell for denne transistoren. Det ble også utarbeidet en metode for hvordan man kan gå frem for å utarbeide en datamodell for en transistor. Arbeidet resulterte i en transistormodell som viste tilsynelatende gode egenskaper, og en metode for utarbeidelse av transistormodeller som fungerte godt for den utvalgte transistoren i denne oppgaven.</p>

<p>-</p>