Design and implementation of an SDR-based multi-frequency ground-based SAR system

Synthetic Aperture Radar (SAR) has proven a valuable tool in the monitoring of the Earth, either at a global or local scales. SAR is a coherent radar system able to image extended areas with high resolution, and finds applications in many areas such as forestry, agriculture, mining, structure inspection or security operations. Although space-borne SAR systems can image extended areas, their main limitation is the long revisit times, which are not suitable for applications where the target experiments rapid changes, in the scale of minutes to few days. GBSAR systems have proven useful to fill this revisit time gap by imaging relatively small areas continuously, with extensions usually smaller than a few square kilometers. Ground Based SAR (GBSAR) systems have been used extensively for the monitoring of slope instability, and are a common tool in the mining sector. The development of the GBSAR is relatively recent, and various developments have taken place since the 2000s, transitioning from the usage of Vector Network Analyzers (VNAs) to custom radar cores tailored for this application. This transition is accompanied by a reduction in cost, but at the same time is accompanied by a loss of operational flexibility. Specifically, most GBSAR sensors now operate at a single frequency, losing the value of the multi-band operation that VNAs provided. This work is motivated by the idea that it is worth to use the value of multi-frequency GBSAR measurements, while maintaining a limited system cost. In order to implement a GBSAR with these characteristics, it is realized that Software Defined Radio (SDR) devices are a good option for fast and flexible implementation of broadband transceivers. This thesis details the design and implementation process of an SDR-based Frequency Modulated Continuous Wave (FMCW) GBSAR system from the ground up, presenting the main issues related with the usage of the most common SDR analog architecture, the Zero-IF transceiver. The main problem is determined to be the behavior of spurs related to IQ imbalances of the analog transceiver with the FMCW demodulation process. Two effective techniques to overcome these issues, the Super Spatial Variant Apodization (SSVA) and the Short Time Fourier Transform (STFT) signal reconstruction techniques, are implemented and tested. The thesis also deals with the digital implementation of the signal generator and digital receiver, which are implemented on top of an RF Network-on-Chip (RFNoC) architecture in the SDR Field Programmable Gate Array (FPGA). Another important aspect of this work is the development of an radiofrequency front-end that extends the capabilities of the SDR, implementing filtering, amplification, leakage mitigation and up-conversion to X-band. Finally, a set of test campaigns is described, in which the operation of the system is verified and the value of multi-frequency GBSAR observations is shown.El radar d'obertura sintètica (SAR) ha demostrat ser una eina valuosa en el monitoratge de la Terra, sigui a escala global o local. El SAR és un sistema de radar coherent capaç d’obtenir imatges de zones extenses amb alta resolució i té aplicacions en moltes àrees com la silvicultura, l’agricultura, la mineria, la inspecció d’estructures o les operacions de seguretat. Tot i que els sistemes SAR embarcats en plataformes orbitals poden obtenir imatges d'àrees extenses, la seva principal limitació és el temps de revisita, que no són adequats per a aplicacions on l'objectiu experimenta canvis ràpids, en una escala de minuts a pocs dies. Els sistemes GBSAR han demostrat ser útils per omplir aquesta bretxa de temps, obtenint imatges d'àrees relativament petites de manera contínua, amb extensions generalment inferiors a uns pocs quilòmetres quadrats. Els sistemes SAR terrestres (GBSAR) s’han utilitzat àmpliament per al control de la inestabilitat de talussos i esllavissades i són una eina comuna al sector miner. El desenvolupament del GBSAR és relativament recent i s’han produït diversos desenvolupaments des de la dècada de 2000, passant de l’ús d’analitzadors de xarxes vectorials (VNA) a nuclis de radar personalitzats i adaptats a aquesta aplicació. Aquesta transició s’acompanya d’una reducció del cost, però al mateix temps d’una pèrdua de flexibilitat operativa. Concretament, la majoria dels sensors GBSAR funcionen a una única freqüència, perdent el valor de l’operació en múltiples bandes que proporcionaven els VNA. Aquesta tesi està motivada per la idea de recuperar el valor de les mesures GBSAR multifreqüència, mantenint un cost del sistema limitat. Per tal d’implementar un GBSAR amb aquestes característiques, s’adona que els dispositius de ràdio definida per software (SDR) són una bona opció per a la implementació ràpida i flexible dels transceptors de banda ampla. Aquesta tesi detalla el procés de disseny i implementació d’un sistema GBSAR d’ona contínua modulada en freqüència (FMCW) basat en la tecnologia SDR, presentant els principals problemes relacionats amb l’ús de l’arquitectura analògica de SDR més comuna, el transceptor Zero-IF. Es determina que el problema principal és el comportament dels espuris relacionats amb el balanç de les cadenes de fase i quadratura del transceptor analògic amb el procés de desmodulació FMCW. S’implementen i comproven dues tècniques efectives per minimitzar aquests problemes basades en la reconstrucció de la senyal contaminada per espuris: la tècnica anomenada Super Spatial Variant Apodization (SSVA) i una tècnica basada en la transformada de Fourier amb finestra (STFT). La tesi també tracta la implementació digital del generador de senyal i del receptor digital, que s’implementen sobre una arquitectura RF Network-on-Chip (RFNoC). Un altre aspecte important d’aquesta tesi és el desenvolupament d’un front-end de radiofreqüència que amplia les capacitats de la SDR, implementant filtratge, amplificació, millora de l'aïllament entre transmissió i recepció i conversió a banda X. Finalment, es descriu un conjunt de campanyes de prova en què es verifica el funcionament del sistema i es mostra el valor de les observacions GBSAR multifreqüència

A multi-frequency FMCW GBSAR: system description and first results

This paper provides a high level overview of a multi-frequency Ground-Based Synthetic Aperture Radar operating at X-, C-, L- and P-bands. The system core is implemented using a flexible high performance Software Defined Radio, aided by a custom radio-frequency front-end. The capabilities of the system are demonstrated by measuring dense time-series of a vegetated area. The benefits of lower frequencies appear as a significant increase in phase stability and coherences at P- and L-bands, which is explained by the increased vegetation penetration depth of these bands compared of C- and X-bands. It is concluded that multi-frequency measurements closely spaced in time are valuable and suggest new applications in vegetated areas.This research was partially funded by the Spanish Ministry of Economy and Competitiveness grant number DI-15-08147, the Catalan Ministry of Business and Knowledge grant number 2016 DI 012 and the Spanish Ministry of Science and Innovation grant number RTI2018-099008-B-C21Peer ReviewedPostprint (author's final draft

Implementation of a GNSS-R payload based on software defined radio for the 3CAT-2 mission

©2016 IEEE. Personal use of this material is permitted. Permission from IEEE must be obtained for all other uses, in any current or future media, including reprinting/republishing this material for advertising or promotional purposes, creating new collective works, for resale or redistribution to servers or lists, or reuse of any copyrighted component of this work in other works.The 3CAT-2 nanosatellite aims at demonstrating global navigation satellite system reflectometry (GNSS-R) techniques for spaceborne applications in the small form of a six-unit CubeSat. There are many challenges involved from a size, processing, and power perspectives. The proposed solution for the payload uses a software-defined radio (SDR) connected to a nadir looking array of dual-band and dual-frequency and dual-polarization antennas to capture the reflected GNSS signals and to a zenith looking patch antenna to capture the direct ones. The SDR is controlled by the payload computer, which retrieves the binary samples and processes the raw data to obtain delay-doppler maps (DDMs) via various techniques. DDMs are then compressed using the fully adaptive prediction error coder algorithm, producing an output more suitable for the limited downlink capabilities of these small platforms.Peer ReviewedPostprint (author's final draft

Design and implementation of an SDR-based multi-frequency ground-based SAR system

Nota de l'autor: This document is a partial disclosure of the full thesis. Some parts are omitted due to confidentiality agreements. References to non disclosed sections, such as figures, sections and tables, are marked with two question marksSynthetic Aperture Radar (SAR) has proven a valuable tool in the monitoring of the Earth, either at a global or local scales. SAR is a coherent radar system able to image extended areas with high resolution, and finds applications in many areas such as forestry, agriculture, mining, structure inspection or security operations. Although space-borne SAR systems can image extended areas, their main limitation is the long revisit times, which are not suitable for applications where the target experiments rapid changes, in the scale of minutes to few days. GBSAR systems have proven useful to fill this revisit time gap by imaging relatively small areas continuously, with extensions usually smaller than a few square kilometers. Ground Based SAR (GBSAR) systems have been used extensively for the monitoring of slope instability, and are a common tool in the mining sector. The development of the GBSAR is relatively recent, and various developments have taken place since the 2000s, transitioning from the usage of Vector Network Analyzers (VNAs) to custom radar cores tailored for this application. This transition is accompanied by a reduction in cost, but at the same time is accompanied by a loss of operational flexibility. Specifically, most GBSAR sensors now operate at a single frequency, losing the value of the multi-band operation that VNAs provided. This work is motivated by the idea that it is worth to use the value of multi-frequency GBSAR measurements, while maintaining a limited system cost. In order to implement a GBSAR with these characteristics, it is realized that Software Defined Radio (SDR) devices are a good option for fast and flexible implementation of broadband transceivers. This thesis details the design and implementation process of an SDR-based Frequency Modulated Continuous Wave (FMCW) GBSAR system from the ground up, presenting the main issues related with the usage of the most common SDR analog architecture, the Zero-IF transceiver. The main problem is determined to be the behavior of spurs related to IQ imbalances of the analog transceiver with the FMCW demodulation process. Two effective techniques to overcome these issues, the Super Spatial Variant Apodization (SSVA) and the Short Time Fourier Transform (STFT) signal reconstruction techniques, are implemented and tested. The thesis also deals with the digital implementation of the signal generator and digital receiver, which are implemented on top of an RF Network-on-Chip (RFNoC) architecture in the SDR Field Programmable Gate Array (FPGA). Another important aspect of this work is the development of an radiofrequency front-end that extends the capabilities of the SDR, implementing filtering, amplification, leakage mitigation and up-conversion to X-band. Finally, a set of test campaigns is described, in which the operation of the system is verified and the value of multi-frequency GBSAR observations is shown.El radar d'obertura sintètica (SAR) ha demostrat ser una eina valuosa en el monitoratge de la Terra, sigui a escala global o local. El SAR és un sistema de radar coherent capaç d’obtenir imatges de zones extenses amb alta resolució i té aplicacions en moltes àrees com la silvicultura, l’agricultura, la mineria, la inspecció d’estructures o les operacions de seguretat. Tot i que els sistemes SAR embarcats en plataformes orbitals poden obtenir imatges d'àrees extenses, la seva principal limitació és el temps de revisita, que no són adequats per a aplicacions on l'objectiu experimenta canvis ràpids, en una escala de minuts a pocs dies. Els sistemes GBSAR han demostrat ser útils per omplir aquesta bretxa de temps, obtenint imatges d'àrees relativament petites de manera contínua, amb extensions generalment inferiors a uns pocs quilòmetres quadrats. Els sistemes SAR terrestres (GBSAR) s’han utilitzat àmpliament per al control de la inestabilitat de talussos i esllavissades i són una eina comuna al sector miner. El desenvolupament del GBSAR és relativament recent i s’han produït diversos desenvolupaments des de la dècada de 2000, passant de l’ús d’analitzadors de xarxes vectorials (VNA) a nuclis de radar personalitzats i adaptats a aquesta aplicació. Aquesta transició s’acompanya d’una reducció del cost, però al mateix temps d’una pèrdua de flexibilitat operativa. Concretament, la majoria dels sensors GBSAR funcionen a una única freqüència, perdent el valor de l’operació en múltiples bandes que proporcionaven els VNA. Aquesta tesi està motivada per la idea de recuperar el valor de les mesures GBSAR multifreqüència, mantenint un cost del sistema limitat. Per tal d’implementar un GBSAR amb aquestes característiques, s’adona que els dispositius de ràdio definida per software (SDR) són una bona opció per a la implementació ràpida i flexible dels transceptors de banda ampla. Aquesta tesi detalla el procés de disseny i implementació d’un sistema GBSAR d’ona contínua modulada en freqüència (FMCW) basat en la tecnologia SDR, presentant els principals problemes relacionats amb l’ús de l’arquitectura analògica de SDR més comuna, el transceptor Zero-IF. Es determina que el problema principal és el comportament dels espuris relacionats amb el balanç de les cadenes de fase i quadratura del transceptor analògic amb el procés de desmodulació FMCW. S’implementen i comproven dues tècniques efectives per minimitzar aquests problemes basades en la reconstrucció de la senyal contaminada per espuris: la tècnica anomenada Super Spatial Variant Apodization (SSVA) i una tècnica basada en la transformada de Fourier amb finestra (STFT). La tesi també tracta la implementació digital del generador de senyal i del receptor digital, que s’implementen sobre una arquitectura RF Network-on-Chip (RFNoC). Un altre aspecte important d’aquesta tesi és el desenvolupament d’un front-end de radiofreqüència que amplia les capacitats de la SDR, implementant filtratge, amplificació, millora de l'aïllament entre transmissió i recepció i conversió a banda X. Finalment, es descriu un conjunt de campanyes de prova en què es verifica el funcionament del sistema i es mostra el valor de les observacions GBSAR multifreqüència.Postprint (published version

Disseny d'un cancel·lador de potència reflectida per un radar FMCW en UHF

Projecte realitzat en el marc d’un programa de mobilitat amb Microwave Remote Sensing Laboratory de la University of Massachusetts Amherst[ANGLÈS] Frequency Modulated Continuous Wave radars suffer from an undesirable effect called transmitter leakage. The power leak between transmitter and receiver due to the lack isolation impairs reception performance. The leak, which is orders of magnitude stronger than the desired target echoes, drives the receptor into saturation due to its non-linear characteristics. Since the echoes and leakage are extremely close in frequency it is impossible to use filters to get rid of this problem. Traditionally, the way to increase the isolation has been to use separate antennas to transmission and reception instead of a single one. However, this method presents some drawbacks, e.g. an increase of bulkiness and price. A more elaborate approach is cancelling (subtracting) the leakage before it reaches the receiver. The cancellation system takes advantage of the fact that the leakage and the transmitted signal are of the same form. Subtracting the leakage effectively requires a degree of precision rarely achieved by manual adjustment. This work presents detailed description of a design operating at UHF that uses feedback as a way to achieve a high degree of leakage cancellation. The design validity is demonstrated in a series of tests that quantify the degree of leakage cancellation and assess how different targets are affected by the system.[CASTELLÀ] Los radares de onda continua modulados en frecuencia (FMCW) sufren un efecto generalmente no deseado llamado fuga de transmisión. La fuga de potencia de transmisor a receptor debido a la falta de aislamiento entre estos puede llegar a degradar la calidad de la recepción. La fuga, generalmente con una potencia órdenes de magnitud mayor a la eco útil , satura el receptor debido a sus características no lineales . Debido a que normalmente la fuga y el eco son muy cercanos en frecuencia no se pueden utilizar filtros para solucionar el problema. Tradicionalmente, la manera de aumentar considerablemente el aislamiento ha sido utilizar antenas separadas por el transmisor y el receptor en vez de una sola. Este método presenta algunos inconvenientes como el incremento del peso, volumen y el precio del sistema. Un método más elaborado es cancelar (restar) la fuga justo antes de que llegue al receptor. El dispositivo de cancelación se sirve del hecho de que la fuga y la señal transmitida son de la misma forma excepto en la amplitud y fase. Restar la fuga de una manera efectiva requiere una precisión raramente lograda con ajustes manuales. En este trabajo se presenta una descripción detallada de un sistema realimentado que consigue un alto grado de cancelación. La validez del diseño se demuestra en usa serie de pruebas que determinan cómo este cancela la fuga y como el eco útil se ve afectado.[CATALÀ] Els radars d'ona contínua modulats en freqüència (FMCW) pateixen un efecte generalment no desitjat anomenat fuga de transmissió. La fuga de potència de transmissor a receptor a causa de la falta d'aïllament entre aquests pot arribar a degradar la qualitat de la recepció. La fuga, generalment amb una potència ordres de magnitud major a l'eco útil, satura el receptor degut a les seves característiques no lineals. Degut a que normalment la fuga i l'eco són molt propers en freqüència no es poden utilitzar filtres per solucionar el problema. Tradicionalment, la manera d'augmentar considerablement l'aïllament ha sigut utilitzar antenes separades pel transmissor i pel receptor en comptes d'una sola. Aquest mètode presenta alguns inconvenients com l'increment del pes,volum i el preu del sistema. Un mètode més elaborat és cancel·lar (restar) la fuga just abans que arribi al receptor. El dispositiu de cancel·lació es serveix del fet que la fuga i el senyal transmès són de la mateixa forma excepte en l'amplitud i fase. Restar la fuga d'una manera efectiva requereix una precisió rarament aconseguida amb ajustaments manuals. En aquest treball es presenta una descripció detallada d'un sistema realimentat que aconsegueix un alt grau de cancel·lació. La validesa del disseny es demostra en usa sèrie de tests que determinen com aquest cancel·la la fuga i com l'eco útil es veu afectat

Disseny d'un cancel·lador de potència reflectida per un radar FMCW en UHF

Projecte realitzat en el marc d’un programa de mobilitat amb Microwave Remote Sensing Laboratory de la University of Massachusetts Amherst[ANGLÈS] Frequency Modulated Continuous Wave radars suffer from an undesirable effect called transmitter leakage. The power leak between transmitter and receiver due to the lack isolation impairs reception performance. The leak, which is orders of magnitude stronger than the desired target echoes, drives the receptor into saturation due to its non-linear characteristics. Since the echoes and leakage are extremely close in frequency it is impossible to use filters to get rid of this problem. Traditionally, the way to increase the isolation has been to use separate antennas to transmission and reception instead of a single one. However, this method presents some drawbacks, e.g. an increase of bulkiness and price. A more elaborate approach is cancelling (subtracting) the leakage before it reaches the receiver. The cancellation system takes advantage of the fact that the leakage and the transmitted signal are of the same form. Subtracting the leakage effectively requires a degree of precision rarely achieved by manual adjustment. This work presents detailed description of a design operating at UHF that uses feedback as a way to achieve a high degree of leakage cancellation. The design validity is demonstrated in a series of tests that quantify the degree of leakage cancellation and assess how different targets are affected by the system.[CASTELLÀ] Los radares de onda continua modulados en frecuencia (FMCW) sufren un efecto generalmente no deseado llamado fuga de transmisión. La fuga de potencia de transmisor a receptor debido a la falta de aislamiento entre estos puede llegar a degradar la calidad de la recepción. La fuga, generalmente con una potencia órdenes de magnitud mayor a la eco útil , satura el receptor debido a sus características no lineales . Debido a que normalmente la fuga y el eco son muy cercanos en frecuencia no se pueden utilizar filtros para solucionar el problema. Tradicionalmente, la manera de aumentar considerablemente el aislamiento ha sido utilizar antenas separadas por el transmisor y el receptor en vez de una sola. Este método presenta algunos inconvenientes como el incremento del peso, volumen y el precio del sistema. Un método más elaborado es cancelar (restar) la fuga justo antes de que llegue al receptor. El dispositivo de cancelación se sirve del hecho de que la fuga y la señal transmitida son de la misma forma excepto en la amplitud y fase. Restar la fuga de una manera efectiva requiere una precisión raramente lograda con ajustes manuales. En este trabajo se presenta una descripción detallada de un sistema realimentado que consigue un alto grado de cancelación. La validez del diseño se demuestra en usa serie de pruebas que determinan cómo este cancela la fuga y como el eco útil se ve afectado.[CATALÀ] Els radars d'ona contínua modulats en freqüència (FMCW) pateixen un efecte generalment no desitjat anomenat fuga de transmissió. La fuga de potència de transmissor a receptor a causa de la falta d'aïllament entre aquests pot arribar a degradar la qualitat de la recepció. La fuga, generalment amb una potència ordres de magnitud major a l'eco útil, satura el receptor degut a les seves característiques no lineals. Degut a que normalment la fuga i l'eco són molt propers en freqüència no es poden utilitzar filtres per solucionar el problema. Tradicionalment, la manera d'augmentar considerablement l'aïllament ha sigut utilitzar antenes separades pel transmissor i pel receptor en comptes d'una sola. Aquest mètode presenta alguns inconvenients com l'increment del pes,volum i el preu del sistema. Un mètode més elaborat és cancel·lar (restar) la fuga just abans que arribi al receptor. El dispositiu de cancel·lació es serveix del fet que la fuga i el senyal transmès són de la mateixa forma excepte en l'amplitud i fase. Restar la fuga d'una manera efectiva requereix una precisió rarament aconseguida amb ajustaments manuals. En aquest treball es presenta una descripció detallada d'un sistema realimentat que aconsegueix un alt grau de cancel·lació. La validesa del disseny es demostra en usa sèrie de tests que determinen com aquest cancel·la la fuga i com l'eco útil es veu afectat

Disseny d'un cancel·lador de potència reflectida per un radar FMCW en UHF

Projecte realitzat en el marc d’un programa de mobilitat amb Microwave Remote Sensing Laboratory de la University of Massachusetts Amherst[ANGLÈS] Frequency Modulated Continuous Wave radars suffer from an undesirable effect called transmitter leakage. The power leak between transmitter and receiver due to the lack isolation impairs reception performance. The leak, which is orders of magnitude stronger than the desired target echoes, drives the receptor into saturation due to its non-linear characteristics. Since the echoes and leakage are extremely close in frequency it is impossible to use filters to get rid of this problem. Traditionally, the way to increase the isolation has been to use separate antennas to transmission and reception instead of a single one. However, this method presents some drawbacks, e.g. an increase of bulkiness and price. A more elaborate approach is cancelling (subtracting) the leakage before it reaches the receiver. The cancellation system takes advantage of the fact that the leakage and the transmitted signal are of the same form. Subtracting the leakage effectively requires a degree of precision rarely achieved by manual adjustment. This work presents detailed description of a design operating at UHF that uses feedback as a way to achieve a high degree of leakage cancellation. The design validity is demonstrated in a series of tests that quantify the degree of leakage cancellation and assess how different targets are affected by the system.[CASTELLÀ] Los radares de onda continua modulados en frecuencia (FMCW) sufren un efecto generalmente no deseado llamado fuga de transmisión. La fuga de potencia de transmisor a receptor debido a la falta de aislamiento entre estos puede llegar a degradar la calidad de la recepción. La fuga, generalmente con una potencia órdenes de magnitud mayor a la eco útil , satura el receptor debido a sus características no lineales . Debido a que normalmente la fuga y el eco son muy cercanos en frecuencia no se pueden utilizar filtros para solucionar el problema. Tradicionalmente, la manera de aumentar considerablemente el aislamiento ha sido utilizar antenas separadas por el transmisor y el receptor en vez de una sola. Este método presenta algunos inconvenientes como el incremento del peso, volumen y el precio del sistema. Un método más elaborado es cancelar (restar) la fuga justo antes de que llegue al receptor. El dispositivo de cancelación se sirve del hecho de que la fuga y la señal transmitida son de la misma forma excepto en la amplitud y fase. Restar la fuga de una manera efectiva requiere una precisión raramente lograda con ajustes manuales. En este trabajo se presenta una descripción detallada de un sistema realimentado que consigue un alto grado de cancelación. La validez del diseño se demuestra en usa serie de pruebas que determinan cómo este cancela la fuga y como el eco útil se ve afectado.[CATALÀ] Els radars d'ona contínua modulats en freqüència (FMCW) pateixen un efecte generalment no desitjat anomenat fuga de transmissió. La fuga de potència de transmissor a receptor a causa de la falta d'aïllament entre aquests pot arribar a degradar la qualitat de la recepció. La fuga, generalment amb una potència ordres de magnitud major a l'eco útil, satura el receptor degut a les seves característiques no lineals. Degut a que normalment la fuga i l'eco són molt propers en freqüència no es poden utilitzar filtres per solucionar el problema. Tradicionalment, la manera d'augmentar considerablement l'aïllament ha sigut utilitzar antenes separades pel transmissor i pel receptor en comptes d'una sola. Aquest mètode presenta alguns inconvenients com l'increment del pes,volum i el preu del sistema. Un mètode més elaborat és cancel·lar (restar) la fuga just abans que arribi al receptor. El dispositiu de cancel·lació es serveix del fet que la fuga i el senyal transmès són de la mateixa forma excepte en l'amplitud i fase. Restar la fuga d'una manera efectiva requereix una precisió rarament aconseguida amb ajustaments manuals. En aquest treball es presenta una descripció detallada d'un sistema realimentat que aconsegueix un alt grau de cancel·lació. La validesa del disseny es demostra en usa sèrie de tests que determinen com aquest cancel·la la fuga i com l'eco útil es veu afectat

L'energia solar fotovoltaica

Treball de recerca realitzat per alumnes d'ensenyament secundari i guardonat amb un Premi CIRIT per fomentar l'esperit cientí­fic del Jovent l'any 2009. Després d'una breu introducció sobre l'energia solar, l'estudi analitza quin és el procés de fabricació que se segueix per fer les plaques solars fotovoltaiques policristal·lines i monocristal·lines i quin és el seu funcionament. És a dir, com és possible obtenir energia elèctrica gràcies a la llum del Sol. També es descriuen les instal·lacions autònomes i les connectades a la xarxa, així com els elements que les integren. S'inclou, a més, un punt explicant quins són els factors que condicionen l'obtenció d'energia i els avenços més recents en aquest camp de la tecnologia. Per finalitzar la part teòrica, s'analitza una instal·lació fotovoltaica situada a Cervera i la seva producció. Pel que fa al treball de camp, es va construir un seguidor solar.Research project carried out by two pupil of secondary education and rewarded with a Prize CIRIT to foster the scientific spirit of the Youth in year 2009. On one hand, there's a short introduction about solar energy. Then, the manufacture process followed to make solar cells (polycrystalline and monocrystalline) and also their functioning are analyzed. In other words: how is possible to get electricity from sunlight. Autonomous and connected to net installations and their main components are described. The study includes a point which told what conditions the obtaining of energy and which are the newest advances. To finish theoretical part, it is analyzed a photovoltaic installation placed at Cervera and its production during a month.On the other hand, as an extra project, a single-axled solar tracker was built

A multi-frequency SDR-based GBSAR: System overview and first results

This work describes a system-level overview of a multi-frequency GBSAR built around a high performance software defined radio (SDR). The main goal of the instrument is to be employed as a demonstrator and experimental platform for multi-frequency GBSAR campaigns. The system is capable of operating in P, L, C and X-bands, and signal generation and digital signal processing are customizable and reconfigurable through software. An overview of the software and hardware and implementations of the system are presented. The operation of the system is demonstrated with two measuring campaigns showing focused amplitude images at different frequencies. It is shown how the usage of SDR for GBSAR systems is a viable design option.This work was funded by the Spanish Ministry of Economy and Competitiveness through grant number DI-15-08147; a grant to “CommSensLab-UPC” Excellence Research Unit Maria de Maeztu, grant number MDM-2016-600; the Catalan Ministry of Business and Knowledge, grant number 2016 DI 012; and a Spanish Ministry of Science, Innovation and Universities project, grant number RTI2018-099008-B-C21, “Sensing with pioneering opportunistic techniques.”Peer ReviewedPostprint (published version

Implementation of a GNSS-R payload based on software defined radio for the 3CAT-2 mission

©2016 IEEE. Personal use of this material is permitted. Permission from IEEE must be obtained for all other uses, in any current or future media, including reprinting/republishing this material for advertising or promotional purposes, creating new collective works, for resale or redistribution to servers or lists, or reuse of any copyrighted component of this work in other works.The 3CAT-2 nanosatellite aims at demonstrating global navigation satellite system reflectometry (GNSS-R) techniques for spaceborne applications in the small form of a six-unit CubeSat. There are many challenges involved from a size, processing, and power perspectives. The proposed solution for the payload uses a software-defined radio (SDR) connected to a nadir looking array of dual-band and dual-frequency and dual-polarization antennas to capture the reflected GNSS signals and to a zenith looking patch antenna to capture the direct ones. The SDR is controlled by the payload computer, which retrieves the binary samples and processes the raw data to obtain delay-doppler maps (DDMs) via various techniques. DDMs are then compressed using the fully adaptive prediction error coder algorithm, producing an output more suitable for the limited downlink capabilities of these small platforms.Peer Reviewe