Improving a super dual auroral radar network reflector through directivity characterisation
Date
2019-12
Authors
Journal Title
Journal ISSN
Volume Title
Publisher
Stellenbosch : Stellenbosch University
Abstract
ENGLISH ABSTRACT: This thesis considers characterising the directivity of the Super Dual Auroral
Radar Network (SuperDARN) radar, located at the South African National Antarctic Expedition Station (SANAE IV) base in Antarctica, to improve the currently installed 90° half corner reflector. A 1:100 scale model of limited
array elements was designed, manufactured and measured in the anechoic chamber of the Electrical and Electronic Engineering Faculty at Stellenbosch University. These results were then compared to the same measurement set-up
run in simulation with Altair Hyperworks FEKO EM solver software, determining
that FEKO can provide suffciently accurate results and that it could be used to characterise the full-scale SuperDARN radar. Through numerous simulation runs, the full-scale model of the currently installed SuperDARN
radar with its 90° half corner wire reflector was successfully characterised.
Various 90° half corner wire reflectors were then simulated with the aim to improve on the installed 90° half corner wire reflector. It was determined that,
while the installed 90° half corner wire reflector does perform within its required
operations, a 90 full corner wire re ector would suit the SuperDARN
much better. A 90 full corner wire re ector would improve the front to back
directivity ratio of the SuperDARN by 6.2 dB and a proposed 90 full corner
wire re ector layout design is provided with a front to back ratio of 10.7 dB.
AFRIKAANSE OPSOMMING: Hierdie tesis handel oor die direktiwiteitskarakterisering van die Super Duale Aurora Radar Netwerk se antenna reeks, geleë aan die Suid-Afrikaanse Nasionale Antarktika Ekspedisie basis (SANAE IV) in Antarktika, met die doel om die huidige geïnstalleerde halwe 90 (degree) hoek-weerkaatser te verbeter. 'N Skaalmodel van 1:100 met beperkte skikkingselemente is ontwerp, vervaardig en gemeet in die anekoomkamer van die Fakulteit Elektriese en Elektroniese Ingenieurswese aan die Universiteit Stellenbosch. Hierdie resultate is daarna vergelyk met dieselfde meetopstelling in simulasie met Altair Hyperworks FEKO EM-oplossingsagteware, wat bepaal dat FEKO voldoende akkurate resultate kan lewer en dat dit gebruik kan word om die volskaalse SuperDARN-radar te karakteriseer. Deur middel van talle simulasie-lopies, is die volskaalse model van die tans geïnstalleerde SuperDARN-radar met sy 90° halwe draadreflektor suksesvol gekenmerk. Verskeie 90° halwe draadreflektore is daarna gesimuleer met die doel om die geïnstalleerde 90° halwe draadreflektor te verbeter. Daar is bepaal dat hoewel die geïnstalleerde 90 ° halwe draadreflektor wel binne sy vereiste operasies presteer, 'n 90° volledige draadreflektor die SuperDARN baie beter sou pas. 'N Volledige hoekdraadreflektor van 90° sal die voor- en agterrigtingverhouding van die SuperDARN met 6,2 dB verbeter, en 'n voorgestelde ontwerp van 90° volledige draadreflektoruitleg word voorsien van 'n voorkant tot rugverhouding van 10,7 dB.
AFRIKAANSE OPSOMMING: Hierdie tesis handel oor die direktiwiteitskarakterisering van die Super Duale Aurora Radar Netwerk se antenna reeks, geleë aan die Suid-Afrikaanse Nasionale Antarktika Ekspedisie basis (SANAE IV) in Antarktika, met die doel om die huidige geïnstalleerde halwe 90 (degree) hoek-weerkaatser te verbeter. 'N Skaalmodel van 1:100 met beperkte skikkingselemente is ontwerp, vervaardig en gemeet in die anekoomkamer van die Fakulteit Elektriese en Elektroniese Ingenieurswese aan die Universiteit Stellenbosch. Hierdie resultate is daarna vergelyk met dieselfde meetopstelling in simulasie met Altair Hyperworks FEKO EM-oplossingsagteware, wat bepaal dat FEKO voldoende akkurate resultate kan lewer en dat dit gebruik kan word om die volskaalse SuperDARN-radar te karakteriseer. Deur middel van talle simulasie-lopies, is die volskaalse model van die tans geïnstalleerde SuperDARN-radar met sy 90° halwe draadreflektor suksesvol gekenmerk. Verskeie 90° halwe draadreflektore is daarna gesimuleer met die doel om die geïnstalleerde 90° halwe draadreflektor te verbeter. Daar is bepaal dat hoewel die geïnstalleerde 90 ° halwe draadreflektor wel binne sy vereiste operasies presteer, 'n 90° volledige draadreflektor die SuperDARN baie beter sou pas. 'N Volledige hoekdraadreflektor van 90° sal die voor- en agterrigtingverhouding van die SuperDARN met 6,2 dB verbeter, en 'n voorgestelde ontwerp van 90° volledige draadreflektoruitleg word voorsien van 'n voorkant tot rugverhouding van 10,7 dB.
Description
Thesis (MEng)--Stellenbosch University, 2019.
Keywords
UCTD, Auroral electrons, Antarctica, Antennas, Reflector