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https://hdl.handle.net/10216/135756| Author(s): | Mafalda Ho de Almeida Santos |
| Title: | Inflatable Reflector Antenna |
| Issue Date: | 2021-07-16 |
| Abstract: | SARIA (Synthetic-Aperture Radar using an Inflatable Antenna) is an experiment selected to fly in a stratospheric balloon, in the scope of the REXUS/BEXUS programme cycle 13, and will use an inflatable antenna, operating at 5.8 GHz, to create Synthetic-Aperture Radar (SAR) images. Several problems, such as material selection, have prevented SARIA from developing an operational inflatable antenna. The objective of this dissertation is to design and implement an inflatable parabolic reflector antenna, at 5.8 GHz, with a diameter of 1m as well as to control the inflatable antenna pressure using an active inflation system. This work uses Finite Element Method (FEM) to assist on the initial developing phases of an inflatable antenna. To simulate the inflatable antenna shape, at several differential pressure values, the Finite Element Analysis (FEA) software Abaqus/FEA was chosen. A Matlab script was used to compute the radiation pattern of an inflatable antenna. As a result, it is possible to estimate the optimal differential pressure interval and characterize the Radio Frequency (RF) properties of an inflatable antenna prior to manufacturing. Using these tools, a new design modification for SARIA inflatable antenna is proposed. An inflatable antenna is manufactured by hand using Mylar® for the reflective part and transparent plastic for the canopy. The pressure of this antenna is controlled by an active inflation system which is responsible for keeping the inflatable antenna differential pressure inside an optimal interval. An inflatable antenna with a gain of 23.77 dBi at 5.8 GHz was obtained. Its characterization has revealed a gain loss of 5.6 dBi, in respect to the simulated gain, due to implementation difficulties, namely the manufacturing process, which are explained in the thesis. This work contributes to the expertise of developing inflatable antennas for low pressure applications and in orbital environment applications. |
| Description: | SARIA (Radar de Abertura Sintética usando uma Antena Insuflável) é uma experiência selecionada para voar num balão estratosférico, no âmbito do programa REXUS/BEXUS ciclo 13, e utilizará uma antena insuflável, operando a 5.8 GHz, para criar imagens de radar de abertura sintética (SAR). Vários problemas, como a seleção de material, impediram a SARIA de desenvolver uma antena insuflável operacional. O objetivo desta dissertação é projetar e implementar uma antena parabólica refletora insuflável, a 5.8 GHz, com um diâmetro de 1 m, bem como controlar a pressão da antena insuflável usando um sistema de inflação ativo. Este trabalho usa métodos de elementos finitos (FEM) para auxiliar nas fases iniciais de desenvolvimento de uma antena insuflável. Para simular o formato da antena insuflável, com diversos valores de pressão diferencial, foi escolhido o software de análise de elementos finitos (FEA) Abaqus/FEA . Um script Matlab foi utilizado para determinar o padrão de radiação de uma antena insuflável. Como resultado, é possível estimar o intervalo de pressão diferencial ideal e caracterizar as propriedades radio-frequência (RF) de uma antena insuflável antes do seu fabrico. Usando estas ferramentas, propõe-se uma nova modificação de design para a antena insuflável da SARIA. Uma antena insuflável é fabricada manualmente usando Mylar® para a parte refletora e plástico transparente para a cobertura. A pressão desta antena é controlada por um sistema de inflação ativo, responsável por manter a pressão diferencial da antena insuflável dentro de um intervalo ótimo. Foi obtida uma antena insuflável com ganho de 23.77 dBi a 5.8 GHz. A sua caracterização revelou uma perda de ganho de 5.6 dBi, em relação ao ganho simulado, devido a dificuldades de implementação, nomeadamente do processo de fabrico, que são explicadas na tese. Este trabalho contribui, assim, para o know-how de desenvolvimento de antenas insufláveis para aplicações de baixa pressão e em ambiente orbital. |
| Subject: | Engenharia electrotécnica, electrónica e informática Electrical engineering, Electronic engineering, Information engineering |
| Scientific areas: | Ciências da engenharia e tecnologias::Engenharia electrotécnica, electrónica e informática Engineering and technology::Electrical engineering, Electronic engineering, Information engineering |
| DOI: | 10.34626/ht2f-cs63 |
| TID identifier: | 202822737 |
| URI: | https://hdl.handle.net/10216/135756 |
| Document Type: | Dissertação |
| Rights: | openAccess |
| Appears in Collections: | FEUP - Dissertação |
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