Low altitude rocket tracker based on monopulse radar

Abstract

Tracking is one of the most critical subsystems in a sounding rocket, as safety, security and recovery of the payload are directly related with an accurate positioning of the spacecraft. There are some different techniques to track a spacecraft. This thesis is going about the use of passive monopulse direction finding techniques for tracking a low altitude rocket with an apogee of 15 Km at UHF open band. Several methods of implementing this strategy have been described. The use of a phase detector has been examined in detail using interferometer techniques. A study of the system feasibility has been done, as well as a global simulator build in MATLAB. The modelling involved an analysis and measurements of the effect of changing the separation between the receiver antennas, varying both receivers positions and orientations. The results of the modelling are presented and some ideas for future work are shown.

El seguimiento es uno de los subsistemas más críticos en un cohete, ya que tanto la seguridad como la recuperación de la carga útil están directamente relacionadas con un posicionamiento preciso de la aeronave. Existen diferentes técnicas para hacer el seguimiento de una aeronave. Esta tesis estudia la utilización de técnicas pasivas de detección del ángulo de llegada, basadas en la teoría del monopulso, para hacer el seguimiento de un cohete suborbital con un apogeo de 15 km utilizando la banda ICM de 868 MHz. En el proyecto se han descrito varios métodos para implementar el sistema de seguimiento utilizando técnicas de monupulso. Se ha examinado detalladamente el uso de un detector de fase con técnicas de interferometría. Se ha realizado un estudio de la viabilidad del sistema, así como el desarrollo de un simulador completo hecho con MATLAB. Para dimensionar el sistema, se ha hecho un análisis con medidas de los efectos de cambiar la separación entre las antenas receptoras y de variar tanto las posiciones de las estaciones de tierra como las orientaciones. Al final los resultados del dimensionamiento y especificaciones obtenidas se muestran y se extraen algunas conclusiones, así como mejoras que se pueden hacer e ideas para trabajar en un futuro.

El seguiment és un dels subsistemes més crítics en un coet, ja que tant la seguretat com la recuperació de la càrrega útil estan directament relacionades amb un posicionament precís de l'aeronau. Existeixen diferents tècniques per a fer el seguiment d'una aeronau. Aquesta tesi estudia la utilització de tècniques passives de detecció d'angle d'arribada, basades en la teoria del monopuls, per fer el seguiment d'un coet suborbital amb un apogeu de 15 km fent servir la banda ICM de 868 MHz. En el projecte s'han descrit diversos mètodes per a implementar el sistema de seguiment fent servir tècniques de monupuls. S'ha examinat detalladament l'ús d'un detector de fase amb tècniques d'interferometria. S'ha realitzat un estudi de la viabilitat del sistema, així com el desenvolupament d'un simulador complet fet amb MATLAB. Per a dimensionar el sistema, s'ha fet un anàlisi amb mesures de dels efectes de canviar la separació entre les antenes receptores i de variar tant les posicions de les estacions de terra com les orientacions. Al final els resultats del dimensionament i especificacions obtingudes es mostren i se n'extreuen algunes conclusions, així com millores que es poden fer i idees per a treballar en un futur.