Design and Implementation of a Laboratory Setup for Automatic Testing of ELF Antennas

Szumy obecne w środowisku zurbanizowanym utrudniają testowanie anten pracujących w zakresie fal ELF, których badaniem zajmują się członkowie międzynarodowego projektu World ELF Radiolocation Array. Rozwiązaniem tego problemu jest opracowanie w ramach niniejszej pracy magisterskiej stanowiska badawczego umożliwiającego generowanie pola elektromagnetycznego w paśmie ELF w warunkach laboratoryjnych. Pozwoli to na testowanie nowych typów anten ELF w warunkach laboratoryjnych bez konieczności czasochłonnych i kosztownych ekspedycji terenowych. Istotnym elementem takiego układu jest moduł odpowiedzialny za generację przebiegów sinusoidalnych. Opracowany programowalny generator sygnału sinusoidalnego, oparty na mikrokontrolerze STM32 oraz oprogramowaniu w językach C i C++ z interfejsem graficznym TouchGFX, zapewnia stabilną amplitudę oraz dokładność częstotliwości z błędem poniżej 1%. Przeprowadzone testy potwierdziły poprawność działania w zakresie od 1 Hz do 150 Hz, zarówno bez obciążenia, jak i przy obciążeniu RL. Zbudowany układ spełnia wymogi badawcze dla testów anten ELF w laboratorium i dzięki uniwersalnej konstrukcji może być dalej rozwijany pod kątem mobilności oraz rozszerzenia funkcjonalności.

Noise present in the environment makes it difficult to test antennas operating in the ELF frequency range, which are studied by members of the international World ELF Radiolocation Array project. The solution to this problem, developed within the framework of this master’s thesis, is a research setup enabling the generation of an electromagnetic field in the ELF band, which makes it possible to mitigate such disturbances. A key element of this system is a module responsible for generating sinusoidal waveforms. The designed sinusoidal signal generator, based on an STM32 microcontroller and software written in C and C++ with a TouchGFX graphical interface, provides stable amplitude and frequency accuracy with an error not exceeding 1%. The conducted tests confirmed correct operation in the range from 1 Hz to 150 Hz, both without load and under RL loading. The constructed system meets the research requirements for ELF antenna testing in laboratory conditions and, owing to its universal design, can be further developed in terms of mobility and extended functionality.