Skip to main content

Het stralingspatroon van de BRAMS-zender bepalen met behulp van een weerballon

Research Topic Chapter
News flash intro
Het kennen van het stralingspatroon van de BRAMS-zender is van het grootste belang voor veel studies die deze gegevens gebruiken. Met behulp van een meettoestel dat op een klein platform onder een verankerde weerballon bevestigd werd, voerden we in situ metingen uit. Daaruit bleek dat het uitgezonden signaal niet echt circulair gepolariseerd was zoals verwacht en dat de straling niet naar het zenit maar ~10° naar het westen gericht was. De zender is in de daaropvolgende maanden aangepast en de techniek met de weerballon zal verder worden verbeterd om ook bij lichte wind te werken.
Body text

Meten van het stralingspatroon van de BRAMS-zender

Sinds 2010 zendt het BRAMS-radiobaken in Dourbes continu een zuivere sinusgolf met een frequentie van 49,97 MHz uit in de richting van het zenit. De antenne is opgebouwd uit twee gekruiste dipolen boven een 8m × 8m metalen rooster met als doel een isotroop en circulair gepolariseerde golf rond het zenit uit te zenden.

Door onvoldoende aanpassing van de twee antennes was het stralingspatroon helaas heel anders dan verwacht en waren in situ metingen nodig om de exacte hoeveelheid uitgezonden vermogen in elke richting te bepalen. Het kennen van dit stralingspatroon is immers essentieel voor veel studies die de BRAMS-gegevens gebruiken.

Een verankerde weerballon met een meettoestel op een platform

In de loop van 2019 ontwierpen we een meettoestel om in situ het stralingspatroon van de zender te bepalen. Het meettoestel, dat zich op een platform bevond, bestaat uit twee ontvangers die verbonden zijn met twee korte dipoolantennes om beide gepolariseerde componenten te meten. Het platform hing onder een verankerde weerballon gevuld met helium. Vanwege de nabijheid van het platform werkte de zender slechts op een fractie van het nominale vermogen.

Op het platform bevond zich ook:

  • een ingebouwd Linux-systeem
  • een camera
  • een drie-assige versnellingsmeter
  • een drie-assige magnetometer
  • een batterij
  • een GNSS-ontvanger

Een andere GNSS-ontvanger bleef op de grond, verbonden met een tweede ingebouwd Linux-systeem. Dit leverde de nodige positie- en standinformatie met voldoende grote nauwkeurigheid op.

Verschillen tussen het verwachte en gemeten stralingspatroon

In december 2019 werd het stralingspatroon gemeten in één horizontaal vlak, 10 meter boven de zender. Vanwege de slechte signaal-ruisverhouding van de GNSS-signalen, en dus het ontbreken van nauwkeurige posities, moesten beelden van de ingebouwde camera worden gebruikt om de positie van het platform te bepalen. De oriëntatie van het platform werd berekend met gegevens van de accelerometer, de magnetometer en de camerabeelden.

Het stralingspatroon van de zender voor elevaties groter dan 52° werd berekend en vergeleken met het theoretische stralingspatroon van de zender (uitgaande van een ideale match en 90° faseverschil bij de voedingspunten). De discrepanties tussen de twee patronen waren significant: het maximaal vermogen van de zender wees 10° naar het westen en de polarisatie week sterk af van de beoogde circulaire polarisatie. De zender werd in juni 2020 geüpgraded om dit te corrigeren.

Verdere verbeteringen aan de opstelling met de weerballon zijn gepland om de meettijd op elke positie te verkorten, waardoor er meer metingen mogelijk zijn, zelfs bij lichte wind.

Figure 2 body text
Figure 2 caption (legend)
Het platform en de twee korte dipoolantennes onder de met helium gevulde weerballon. Ook de drie touwen waarmee de ballon is gestabiliseerd, zijn zichtbaar.
Figure 3 body text
Figure 3 caption (legend)
Stralingspatroon van de BRAMS-zender. Links: patroon gemeten door het experiment. Rechts: verwacht stralingspatroon. Boven: totaal vermogen. Onder: verhouding tussen de verticale en horizontale gepolariseerde componenten.
Publication date