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.
