Thesis (MScEng)--Stellenbosch University, 2013. / ENGLISH ABSTRACT: This thesis is about the design, simulation and measuring of ultra wide band antennas
for use in the Square Kilometre Array (SKA).
The SKA is a radio astronomy project with one of the aims of detecting hydrogen particles
in deep space. Several thousand antennas over a wide band of frequencies are needed
to receive the radiation from these particles. This motivates the need for a low-cost ultra
wide band antenna with the focus on the low frequency part of the SKA.
In this thesis we present two design strategies:
The first design strategy is for a printed LPDA on a substrate and design curves are
generated. A scale model was built and measurements did not correlate with simulation
results. This is due to manufacturing tolerances and assembly of the pyramidal structure.
The second design strategy is for a full scale zig-zag antenna and design curves were also
generated. The aim here is to produce a low-cost prototype by using brazing rods for
the wire structure and mount it on a wooden frame. A full scale model was built and
measurements on the roof produced much interference for the radiation pattern, but the
reflection coefficient was good. We suggest doing measurements in an interference free
environment in order to achieve the needed results.
To conclude we suggest using the zig-zag antenna for the SKA. Some issues do however
need more attention as the transformer has some losses, the cross polarisation is probably
not good enough and the beamwidth does not reach the specification. We demonstrated
a low cost prototype and there is the possibility of low-cost large scale manufacturing but this needs to be addressed. This has however not been analysed as many factors for large
scale manufacturing are very difficult to predict beforehand and lies outside the scope of
this thesis. / AFRIKAANSE OPSOMMING: Hierdie tesis gaan oor die ontwerp, simulasie en opmeting van ultrawyebandantennas
vir gebruik in die SKA ("Square Kilometre Array").
Die SKA is ’n radioastronomie projek met die doel om waterstof partikels op te spoor
in die ruimte. Duisende antennas wat oor ’n wye band van frekwensies strek is nodig
om die energie van die partikels op te vang. Hieruit is daar ’n aanvraag vir lae-koste
ultrawyebandantennas met die fokus op die lae frekwensie deel van die SKA.
In hierdie tesis word twee ontwerpstrategieë voorgestel:
Die eerste ontwerpstrategie is vir ’n gedrukte logaritmies periodiese dipool reeks (LPDR)
op ’n substraat tesame met ontwerpskurwes wat gegenereer word. ’n Skaal model is gebou
en die gemete resultate stem nie ooreen met die simulasie nie. Dit kan toegeskryf
word aan vervaardigingstoleransies en die aanmekaar sit van die piramide struktuur.
Die tweede ontwerpstrategie is vir ’n vol skaal sigsag ("zig-zag") antenna met ontwerpskurwes
wat ook gegenereer word. Die doel is om ’n lae-koste prototipe te bou deur
sweissoldeerdraad te gebruik vir die draadstruktuur en dan op ’n hout raam te plaas. ’n
Vol skaal model is gebou en metings op die dak het baie interferensie veroorsaak vir die
stralingsveld, maar tog was die weerkaatskoëffisient goed. Ons stel voor om die metings
te herhaal in ’n steuringvrye omgewing om sodoende die korrekte resultate te verkry.
Om af te sluit stel ons voor om die sigsag antenna vir die SKA te gebruik. Sekere kwessies
soos die transformator wat verlieserig is, die kruispolarisasie wat moontlik nie goed genoeg is nie en die bundelwydte wat nie die spesifikasie haal nie moet nog aandag geniet.
Ons het ’n lae-koste prototipe gedemonstreer en daar is die moontlikheid om dit op
grootskaalse vervaardiging ook goedkoop te doen, maar dit moet nog uigesorteer word.
Dit was wel nie geanaliseer nie, siende dat vele faktore ’n rol speel by grootskaalse vervaardiging
wat uiters moeilik is om voor die tyd te voorspel en buite die omvang van
die tesis lê.
| Identifer | oai:union.ndltd.org:netd.ac.za/oai:union.ndltd.org:sun/oai:scholar.sun.ac.za:10019.1/80084 |
| Date | 03 1900 |
| Creators | Schoeman, Dewald Hermanus |
| Contributors | De Villiers, D. I. L., Stellenbosch University. Faculty of Engineering. Dept. of Electrical and Electronic Engineering. |
| Publisher | Stellenbosch : Stellenbosch University |
| Source Sets | South African National ETD Portal |
| Language | en_ZA |
| Detected Language | Unknown |
| Type | Thesis |
| Format | 80 p. : ill. |
| Rights | Stellenbosch University |
Page generated in 0.0024 seconds