Skip to main content

De radiofrequentiehartslag van ALTIUS

Research Topic Chapter
News flash intro
ENGINEERING
In 2022 zou ALTIUS rond de Aarde moeten cirkelen, zijn blik permanent gericht op haar zonverlichte rand om de hoeveelheid ozon in onze lucht in het oog te houden. Diep verborgen in de ALTIUS-spectrometer zit een elektronische module die de hartslag van dit unieke instrument creëert. Pulserend op een ritme miljoenen keer sneller dan ons eigen hart laat het, met behulp van radiofrequentie-signalen, de ogen van ALTIUS (de akoestooptische afstembare filters) toe om licht te registreren afkomstig uit om het even welk deel van het spectrum.
Body text

Het ALTIUS-instrument

ALTIUS is een kleine autonome aardobservatiemissie die atmosferische analyses zal uitvoeren vanuit verschillende geometrieën. De naam ALTIUS wordt zowel aan de PROBA-satelliet gegeven als aan het enige instrument aan boord.

Het belangrijkste wetenschappelijke doel van de missie is het meten met een hoge resolutie van de ozondistributie in de atmosfeer door met een twee-dimensionale spectrometer naar de rand van de aarde te kijken.

Het ALTIUS-instrument (Figuur 1) bestaat uit drie spectrale kanalen, waarvan er twee, het infrarode en het zichtbare kanaal, een Akoesto-Optisch Afstembare Filter (AOTF) bevatten (Figuur 2).

Een AOTF is een bandfilter gemaakt van een optisch transparant materiaal (bijvoorbeeld telluriumdioxide). Wanneer een akoestische golf door het kristal wordt gestuurd, verandert dit diens eigenschappen (brekingsindex).

Een radiofrequent (RF) elektronisch systeem

De AOTF moet worden aangestuurd door een stabiel radiofrequent signaal dat voldoende vermogen bevat. Voor het infrarood kanaal ligt het frequentiebereik tussen 46 en 95 MHz, voor het zichtbare kanaal tussen 72 en 183 MHz.

In een eerste elektronisch blok wordt een laag-vermogen-radiofrequent signaal geproduceerd in een radiofrequentie(RF)-generator (Figuur 3). Hoewel ook volledig digitale oplossingen mogelijk zijn voor radiofrequente signaalgeneratie wordt hier een analoge benadering gebruikt, gebaseerd op het “phase-locked-loop”–principe (PLL). Een PLL is een regulatiesysteem dat (de fase van) zijn uitgangssignaal aanpast aan een uiterst nauwkeurige referentiefrequentie.

Aan zijn uitgang heeft de PLL een spanningsgestuurde oscillator (VCO) die wordt geregeld vanuit een fasecomparator (een frequentie synthesizer) binnen de lus.

De stabiele hoog-frequente uitgang van de PLL wordt door deling verlaagd naar de vereiste  frequentie van het ALTIUS-kanaal en doorgegeven aan een tweede blok, een radiofrequente versterker (Figuur 4).

In de versterker wordt het lage-vermogensignaal van de generator versterkt om het niveau te bereiken dat nodig is in de AOTF om een efficiënte akoestische golf te produceren.

RF-generator, RF-versterker, kristalomzetter en AOTF vormen de kern van het infrarode en zichtbare kanaal van ALTIUS. De radiofrequente hartslag van dit systeem bepaalt welke moleculen in de atmosfeer van de Aarde worden waargenomen.

Figure 2 body text
Figure 2 caption (legend)
Figuur 2: Akoesto-Optisch Afstembare Filter (AOTF) © Gooch & Housego, Bristol, Verenigd Koninkrijk.
Figure 3 body text
Figure 3 caption (legend)
Figuur 3: Pril prototype van het RF-generatorbord.
Figure 4 body text
Figure 4 caption (legend)
Figuur 4: Prototype van de RF-versterker. ©ERZIA, Santander, Spanje.