Kranaatinheitinkomppanian johtaminen paikallishankinnoin

Tutkimuksen aihealueeksi on valittu ”Kranaatinheitinkomppanian johtaminen kaupasta ostettavin tilapäisvälinein”. Rajauksilla tutkimuksen aiheeksi on muodostunut kranaatinheitinkomppanian johtaminen paikallishankinnoin. Tutkielman tarkoituksena on tutkia paikallishankintojen käytettävyyttä kranaatinheitinkomppanian johtamistoiminnassa sotatilanteessa. Tutkielma toimii esimerkkinä uudeksi tavaksi toimia sekä esimerkkinä soveltaa saatavilla olevaa materiaalia Puolustusvoimien käyttötarpeisiin johtamisvälineinä. Paikallishankintana tämä tutkimus käsittelee PMR446- radiopuhelinstandardin käyttöä VHF-kenttäradioiden sijaan. Tarkastelussa on kranaatinheitinkomppanian sekä tulijoukkueen välinen viestitoiminta ja tulijoukkueen sisäinen viestitoiminta. Yhteydet kranaatinheitinkomppaniasta jääkäripataljoonaan toimivat organisaation mukaisella kalustolla. Jääkäripataljoonan taistelun kannalta on kranaatinheitinkomppanian tuki erittäin tärkeä. Kranaatinheitinkomppaniantoiminnan kannalta taas viestiyhteydet ovat ratkaisevia. Viestiyhteyksien tulee olla nopeasti käytössä, reaaliaikaisia, kestäviä ja joukoille suhteellisen helppokäyttöisiä. Viestivälineitä korvatessa tulee valita korvaavaksi välineeksi mahdollisimman samankaltainen viestiväline, jotta viestivälineen käyttöönotto ei rasita joukkoa liian suurella koulutusmäärällä. Tutkimuksessa käytetään laadullista, eli kvalitatiivista tutkimustapaa, jota tukemaan luon myös määrällisiä tuloksia johtamisvälineiden suorituskyvystä. Tutkimus on luonteeltaan kartoittava. Tietoa kerätään tutkimuksessa dokumenttipohjaisesti, koska täten päästään tutkimustulokseen tehokkaimmin. Tutkimalla kranaatinheitinkomppanian tapaa käyttää viestivälineitään taistelussa, kykenen deduktiivisesti perustelemaan paikallishankintojen soveltuvuus3 mahdollisuudet. Perustelut muodostan vertailemalla paikallishankintojen sekä organisaation mukaisten viestivälineiden suorituskykyjä sekä ominaisuuksia. Tutkimuksessa tulevat tulokset ovat sellaisenaan hypoteeseja ja niitä tukemaan voidaan tulevaisuudessa tehdä kvantitatiivisia tutkimuksia. Mikäli PMR446-radiopuhelinten käyttöönottoa harkitaan, tulee vielä tutkia ja vertailla radiopuhelinten todellinen taistelunkestävyys, esimerkiksi pitkässä sota- ja ampumaharjoituksessa. Lisäksi on tutkittava vihollisen elektronisen häirinnän ja elektronisen tiedustelun vaikutus UHF-taajuusalueella toimivaan radiopuhelimeen.

Maston ympärille asennetun antenniryhmän säteilykuvion laskeminen

Tämän insinöörityön tavoitteena oli tehdä MATLAB-sovellus, jolla voidaan laskea ja tulostaa yleisradiotoiminnassa käytettävien dipolipaneeliantennien säteilykuvioita. Toinen tavoite oli saattaa tämän työn valvojan Antti Koivumäen vuoden 1980 diplomityön laskenta ja grafiikka modernimmalle tasolle. Aluksi työssä tarkasteltiin yleisiä asioita VHF- ja UHF-taajuuksien lähetystavoista ja lähetinantennityypeistä. Alussa käytiin läpi myös antennijoukon ja -ryhmän käsite. Seuraavaksi tutustuttiin tarkemmin lähetinantennien rakenteeseen ja ominaisuuksiin. Antennien ominaisuuksista tarkasteltiin säteilykuviota, suuntaavuutta, vahvistusta, hyötysuhdetta ja polarisaatiota. Näistä säteilykuvio oli tarkimman tutkinnan kohteena. Säteilykuvion laskeminen esitettiin kaavojen ja havainnoillistavien kuvien avulla. Lopuksi perehdyttiin antennin säteilykuvion laskemiseen tietokoneella, etenkin MATLABilla. Osuudessa tarkasteltiin graafisen käyttöliittymän tekemistä, laskennan suorittamista ja horisontaalisen säteilykuvion esittämistä graafisesti. Työn tuloksena saatiin tehdyksi MATLAB-sovellus, joka laskee elementtiantennin horisontaalisen säteilykuvion annettujen parametrien avulla ja tulostaa sen.

Laakerikipinöintilaskurin toteuttaminen FPGA- piirillä

FPGA- piirit ovat viime vuosina kehittyneet tehokkaammiksi, mutta samalla niiden hinta on laskenut tasolle, jolloin ne ovat vaihtoehto yhä useampiin sovelluksiin. Kandidaatintyöni aiheena oli suunnitella ja mahdollisesti toteuttaa sulautettu laite, joka laskisi signaalissa esiintyvien pulssien lukumäärää. Sitä käytettäisiin mitattaessa kipinöintiä sähkömoottorin laakeroinnissa. Kipinät havaitaan moottorin ulkopuolelta UHF- antennilla. Antennisignaalista poimittavat pulssit ovat hyvin nopeita, joten digitaaliselta logiikalta vaaditaan myös erityistä nopeutta. Tämän takia laitetta lähdettiin toteuttamaan esimerkiksi mikrokontrollerin sijasta FPGA- piirin avulla. Pulssilaskurin toteutus onnistui suhteellisen vaivattomasti FPGAlla, ja sen toimivuutta käytännössä päästiin testaamaan todellisissa olosuhteissa.

Tunable lumped-element bandpass filters for Cognitive Radio application

In this thesis the design of bandpass filters tunable at 400 MHz – 800 MHz was under research. Microwave filters are vital components which provide frequency selectivity in wide variety of electronic systems operating at high frequencies. Due to the occurrence of multi-frequency bands communication and diverse applications of wireless devices, requirement of tunable filters exists. The one of potential implementation of frequency-agile filters is frontends and spectrum sensors in Cognitive Radio (CR). The principle of CR is to detect and operate at a particular available spectrum without interfering with the primary user’s signals. This new method allows improving the efficiency of utilizing allocated spectrum such as TV band (400 MHz – 800 MHz). The focus of this work is development of sufficiently compact, low cost tunable filters with quite narrow bandwidth using currently available lumped-element components and PCB board technology. Filter design, different topologies and methods of tuning of bandpass filters are considered in this work. As a result, three types of topologies of bandpass filter were simulated and realised. They use digitally tunable capacitors (DTCs) for adjusting central frequency at TV "white space" spectrum. Measurements revealed that schematics presented in this work have proper output response and filters are successfully tuned by DTCs.

Taistelijanradio

Tulevaisuudessa taistelijoiden lukumäärä taistelukentällä pienenee. Taistelijat ovat kuitenkin aiempaa paremmin varustettuja ja yksittäisen taistelijan varustus on entistä uudenaikaisempi. Lähtökohtaisesti jokainen partio on varustettu radiolla, jonka takia voidaan luoda reaaliaikaisempi tilannekuva verrattuna aiempaan. Tämä mahdollistaa entistä tehokkaamman johtamisen. Yksittäinen taistelija nähdään sensorina, josta saadaan tarvittaessa paikkatietoa, ja johon saadaan uuden verkkoratkaisun myötä yhteys aina tarvittaessa. Tutkimusongelmana oli selvittää vaatimuksia taistelijanradiolle siten, että se sopeutuisi uuden taistelutavan mukaiseen käyttöön. Tutkimuksessa vertailtiin neljää eri valmistajan taistelijanradiota, jotka ovat Puolustusvoimien koekäytössä. Tutkimusmenetelmänä käytettiin kirjallisuusselvitystä, kenttäkokeita ja haastatteluita. Tutkimuksen pohjana on laaja-alainen tutustuminen lähdeaineistoon sekä haastattelut ja testit Riihimäellä Viestirykmentissä. Taistelijanradiota arvioidaan sen suorituskyvyn, käytettävyyden ja taistelunkestävyyden perusteella. Verkostokeskeinen sodankäynti nähdään tulevaisuuden taistelukentän mallina. Verkottumista pidetään kokonaiskuvan hallitsemisen edellytyksenä ja välttämättömyytenä. Elektroninen sodankäynti lisääntyy ja sen merkitys kasvaa osana sodankäynnin kokonaiskuvaa. Taistelijanradion osalta elektroninen sodankäynti näkyy häirintänä ja radioiden sijainnin tiedustelulla. Nämä uhat pitää tiedostaa ja niihin tulee kyetä varautumaan. Taistelijat tulevat kommunikoimaan jatkossakin pääasiassa puheella. Puheen tulee olla salattua. Puhetta välitetään omalle partiolle ja tarvittaessa seuraavalle portaalle ylöspäin. Näille vaihtoehdoille on radiossa oltava omat kanavapankkinsa. Tutkimuksen mukaan vaatimuksiin parhaiten vastasi Thalesin AN/PRC-148. Sen etuina muihin nähden oli muun muassa laajin taajuusalue ja suuri vaihteluväli eri tehoalueiden välillä. Sitä muokkaamalla se pystynee vastaamaan Puolustusvoimien asettamiin tarpeisiin uudeksi taistelijanradioksi.

Case: Kitaravahvistimen AB-luokan tehovahvistimen päivittäminen D-luokkaan

D-luokan vahvistimien etu perinteisiin A- tai AB-luokan vahvistimiin nähden on niitten korkea hyötysuhde ja pieni koko. Lisäksi ne ovat edullisia ja niihin voidaan asentaa pienemmät jäähdytyslevyt kuin perinteisiin vahvistimiin korkean hyötysuhteen ansiosta. Tässä tutkimuksessa asennetaan Peavey Solo –kitaravahvistimen pääteasteena toimivan AB-luokan päätevahvistimen tilalle tehokkaampi ja uudempaa vahvistinluokkaa edustava D-luokan vahvistin. Tutkimuksessa selvitetään, miten D-luokan vahvistimella toteutettu kytkentä toimii verrattuna alkuperäiseen kytkentään tutkimalla kitaravahvistimelle tyypillisiä sähköisiä ominaisuuksia. Työ toteutetaan mittauksin. Koska työssä olevissa kytkennöissä on jännitteisiä osia, on siinä perehdyttävä sähköturvallisuuteen. D-luokan vahvistin asettaa tietyt sähkötekniset kestävyysvaatimukset kytkennän teholähteelle ja kaiutinelementille, jolloin työssä paneudutaan myös niiden valintaan. D-luokan vahvistimeen päivitetyn kytkennän tuottamat äänenpainetasot olivat valtaosassa mittauksia suuremmat kuin alkuperäisellä kytkennällä. Äänenpainetasojen mittaustilanteissa myös kuormalle syötetyt tehot olivat suuremmat päivitetyllä kytkennällä verrattuna alkuperäiseen. Suurin päivitetyn kytkennän kuorman teho 72,72 W saavutettiin, kun kaiutinelementin yli oli 24,12 V:n jännitteen tehollisarvo ja kuorman teho oli noin 36 kertaa suurempi kuin alkuperäisellä kytkennällä. D-luokan vahvistimen mitatut harmonisen särön arvot ovat huomattavasti pienempiä kuin alkuperäisellä vahvistimella. Muokkaamattoman vahvistimen mitatusta sähköisestä taajuusvasteeesta nähdään, että alkuperäinen vahvistin korostaa tiettyjä taajuuksia, kun D-luokan vahvistimen taajuusvaste on sen sijaan likimain tasainen. Akustinen taajuusvaste ei ole niin tasainen D-luokan vahvistimeen päivitetyllä kytkennällä kuin alkuperäisellä kytkennällä ja sillä on myös kapeampi taajuusalue. Jos päivitetyn kytkennän sointia haluttaisiin parantaa, pitäisi tutkia lisää akustiseen taajuusvasteeseen vaikuttavia asioita.