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Monitoring and Analysis of Electromagnetic Interference in Radio Astronomy
Harald Chmela
Art der Arbeit
Masterarbeit
Universität
Universität Wien
Fakultät
Fakultät für Geowissenschaften, Geographie und Astronomie
Studiumsbezeichnung bzw. Universitätlehrgang (ULG)
Masterstudium Astronomie
Betreuer*in
Franz Kerschbaum
DOI
10.25365/thesis.53683
URN
urn:nbn:at:at-ubw:1-14557.09786.845972-6
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(Print-Exemplar eventuell in Bibliothek verfügbar)
Abstracts
Abstract
(Deutsch)
In unserer modernen Welt sind immer mehr elektronische Geräte mit ständig steigender Rechenleistung und Taktfrequenz in betrieb. Diese Geräte emittieren elektromagnetische Strahlung in Frequenzbänder, die für die Radioastronomie reserviert sind und die durch internationale Vorschriften geschützt werden. Um dieses akute Problem zu untersuchen, ist eine Überwachung der elektromagnetischen Störungen notwendig.
Ein kleines Radioteleskop mit einem Spiegeldurchmesser von 2.3 Metern wird so modifiziert, dass es in einer Umgebung mit starken elektromagnetischen Störungen weiter funktionsfähig bleibt. Die Empfindlichkeit dieses Radioteleskops gegenüber den Störungen wird analysiert.
Es werden ein rauscharmer, großsignalfester Vorverstärker und ein breitbandiger Empfänger für elektromagnetische Strahlung in den beiden radioastronomischen Frequenzbändern 1420 MHz und 1665 MHz entwickelt. Ein digitaler Empfänger wird verwendet um die Störsignale aufzuzeichnen und deren Struktur im Frequenz- und Zeitbereich zu analysieren. Ein allgemeines Modell zur Erzeugung von ähnlichen Spektren wird vorgestellt.
Eine isotrope Antenne wird am Standort des Radioteleskops montiert, um Störemissionen aus dem Inneren des Institutsgebäudes aufzuzeichnen. Das Radioteleskop und andere Richtantennen werden verwendet, um die Störquellen zu lokalisieren. Die emittierte elektrische Feldstärke verschiedener elektronischer Geräte, die in der Nähe des Radioteleskops betrieben werden, wird gemessen und mit den Grenzwerten in den Normen für die elektromagnetische Verträglichkeit verglichen. An den Geräten werden Abschirmungsmaßnahmen durchgeführt und die Reduzierung der Störemissionen wird dokumentiert.
Für eine umfassendere Untersuchung der Störsituation in einem großen städtischen Umfeld wird ein Überwachungsprojekt vorgeschlagen. Dieses Projekt würde es ermöglichen, die elektromagnetischen Störungen von einer großen Anzahl an Geräten innerhalb der Stadt Wien im Spektral- und Zeitbereich zu analysieren. Eine Richtantenne wird auf die Wiener Innenstadt gerichtet und erste Messungen werden präsentiert.
Abstract
(Englisch)
Our modern world uses more and more electronic devices with constantly increasing computing power and clock frequencies. These devices tend to emit electromagnetic radiation into frequency bands which are reserved for radio astronomy and protected by international regulations. To investigate this growing problem monitoring of these electromagnetic interferences is necessary.
A small radio telescope with 2.3 meter dish diameter is modified so that it stays operational in an environment with strong signal sources like mobile phones. The side lobe sensitivity of the radio telescope to the interferences is analyzed.
A low noise amplifier with large signal immunity and a broadband receiver for electromagnetic radiation in the two main radio astronomy frequency bands 1420 MHz and 1665 MHz is developed. A software defined radio is used to record the interfering signals. The structure of the interference in the frequency and time domain is analyzed. A generic model is presented which can produce similar spectra.
An omnidirectional antenna is mounted at the site of the radio telescope to monitor emissions coming from inside the institute’s building. The radio telescope and other low gain antennas are used to locate the sources of the interference. The emitted electrical field strength of different electronic devices which are used in the vicinity of the radio telescope is measured and compared to the limits defined in the standard for electromagnetic compatibility. Shielding measures are implemented at the devices and the reduction of the emission is documented.
For a more comprehensive investigation of the electromagnetic interference situation in an urban environment a proposal for a large area monitoring project is given. This project would enable one to analyze the spectral and time structure of a large amount of electronic devices located in the city of Vienna. A directional antenna is pointed to the Vienna city center and first measurements are presented.
Schlagwörter
Schlagwörter
(Englisch)
Electromagnetic Interference Radio Astronomy Electromagnetic Compatibility Radio Telescope Radio Noise Radio Background Electromagnetic Emission Spurious Emission Light Pollution
Schlagwörter
(Deutsch)
Elektromagnetische Interferenz Radioastronomie Elektromagnetische Verträglichkeit Radioteleskop Radiogeräusche Radiohintergrund Elektromagnetische Emission Störstrahlung Lichtverschmutzung
Autor*innen
Harald Chmela
Haupttitel (Englisch)
Monitoring and Analysis of Electromagnetic Interference in Radio Astronomy
Paralleltitel (Deutsch)
Überwachung und Analyse von elektromagnetischen Störungen in der Radioastronomie
Publikationsjahr
2018
Umfangsangabe
88 Seiten : Illustrationen, Diagramme
Sprache
Englisch
Beurteiler*in
Franz Kerschbaum
Klassifikation
39 Astronomie > 39.13 Radioastronomie
AC Nummer
AC15146850
Utheses ID
47423
Studienkennzahl
UA | 066 | 861 | |