Browsing by Author "Niittyniemi, Joonas"

Now showing 1 - 3 of 3

Piensatelliitin Radiomittalaitteen Antennin ja Etuvahvistimen Suunnittelu 1 - 30 MHz:n Taajuusalueelle
(2020-12-14) Niittyniemi, Joonas
Sähkötekniikan korkeakoulu | Master's thesis
Tässä työssä tutkittiin ja kehitettiin mahdollisia uusia antenniratkaisuja tuleviin piensatelliitteihin, erityisesti alle 10 kilogramman satelliitteihin, eli ns. nanosatelliitteihin. Työssä keskityttiin laitteiston etupään (front end) antenniin ja matalakohinavahvistimeen (Low Noise Amplifier). Radiomittalaitteistoa käytetään havaitsemaan keski- ja korkeataajuuksilla, 0.3 - 3 MHz (MF) ja 3 - 30 MHz (HF), joilla tutkitaan mm. Maan ionosfääriä ja sen läpäisytaajuuksia. Tavoitteena oli luoda laajakaistaisen radiospektrin antenni ja vahvistimen etupää niin, että lopullista radiomittalaitetta voitaisiin käyttää laajasti Aurinkokunnan erilaisten plasmaympäristöjen radioaaltotutkimuksessa. Työssä tutkittiin erityisesti radiomittalaitetta, joka pystyisi tutkimaan Maan ionosfääriä havaitsemalla EISCAT:in (European Incoherent Scatter Scientific Association) kuumentimen lähettämää radiosignaalia lähettimen yläpuolella. Havaittavien sähkökenttien suuruus tulee tällöin olla yli muutamia millivoltteja metriä kohden. Radiomittalaitteen komponenttien ja antennin toimintaa tutkittiin teorian ja simulaatioiden avulla. Antenni suunniteltiin käytettäväksi ns. CubSat-nanosatelliitissa, jonka pienin koko, ns. 1U, on 10 cm x 10 cm x 10 cm. Antennin ja satelliitin rakenteet simuloitiin CST Studio Suite-ohjelmalla. Vahvistin simuloitiin LTSpice-ohjelmalla. Tämän lisäksi työssä perehdyttiin kirjallisuuskatsauksena plasmafysiikan teorian pohjalta määrittämään havaittavien aaltojen perusominaisuuksiin plasmassa, sekä esitettiin erilaisia plasmaympäristöjä ja niiden perusominaisuuksia. Työn tuloksena esiteltiin laajakaistainen antennin ja vahvistimen muodostama yhdistelmä, sekä osoitettiin se, että keski- ja korkeataajuiselle on mahdollista suunnitella leveäkaistainen pienikokoinen antennijärjestelmä. Työssä tehdyt simulaatiot osoittavat erilaisten antennien antavan erilaisen jännitteen antennin ulostulossa niin, että signaalin voimakkuus kasvoi antennin koon kasvaessa. Lisäksi simulaatiot osoittivat, että pystyyn avautuva antenni antaa voimakkaamman signaalin kuin satelliitin sivulla vaakatasossa oleva antenni. Vaikka monimutkaiset suuren pinta-alan antennit antavat satelliitin sivulla vaakatasossa olevaa antennia suuremmat signaalit, niin monimutkaisten avautuvien antennien toteutus on kuitenkin erittäin vaativa tehtävä.
Planeettojen plasmaympäristöt
(2018-05-10) Niittyniemi, Joonas
Sähkötekniikan korkeakoulu | Bachelor's thesis
Radar – CubeSat Transionospheric HF Propagation Observations: Suomi 100 Satellite and EISCAT HF Facility
(2022-10) Kallio, Esa; Kero, Antti; Harri, Ari-Matti; Kestilä, Antti; Aikio, Anita; Fontell, Mathias; Järvinen, Riku; Kauristie, Kirsti; Knuuttila, Olli; Koskimaa, Petri; Loyala, Jauaries; Lukkari, Juha; Modabberian, Amin; Niittyniemi, Joonas; Rynö, Jouni; Vanhamäki, Heikki; Varberg, Erik
A1 Alkuperäisartikkeli tieteellisessä aikakauslehdessä
Radio waves provide a useful diagnostic tool to investigate the properties of the ionosphere because the ionosphere affects the transmission and properties of High Frequency (HF) electromagnetic waves. We have conducted a transionospheric HF-propagation research campaign with a nanosatellite on a low-Earth polar orbit and the EISCAT HF transmitter facility in Tromsø, Norway, in December 2020. In the active measurement, the EISCAT HF facility transmitted sinusoidal 7.953 MHz signal which was received with the HEARER radio spectrometer onboard 1 Unit (size: 10 cm × 10 cm × 10 cm) Suomi 100 space weather nanosatellite. Data analysis showed that the EISCAT HF signal was detected with the satellite’s radio spectrometer when the satellite was the closest to the heater along its orbit. Part of the observed variations seen in the signal was identified to be related to the heater’s antenna pattern and to the transmitted pulse shapes. Other observed variations can be related to the spatial and temporal variations of the ionosphere and its different responses to the used transmission frequencies and to the transmitted O- and X-wave modes. Some trends in the observed signal may also be associated to changes in the properties of ionospheric plasma resulting from the heater’s electromagnetic wave energy. This paper is, to authors’ best knowledge, the first observation of this kind of "self-absorption" measured from the transionospheric signal path from a powerful radio source on the ground to the satellite-borne receiver.