Kaikki aineistot
Lisää
In this thesis, the antenna arrays researched and modelled using Sensor Array Analyzer- application (SAA) from MATLAB. The objective is to explore the array modelling capabilities of the SAA application. This thesis shows that SAA is versatile software for modelling the radiation patterns using 2D or 3D plots, but there are couple of missing features. SAA allows user to import the used code to MATLAB for code modification. Data imported from MATLAB to SAA using variables, for example importing dipole, antenna locations for conformal array and complex coefficients for beamforming. Antenna array wideband usage at SAA discussed and example shown. At SAA, grating lobes seen at 2D and 3D plots and grating lobe- diagram is also used and explained. SAA has no built-in option for mutual coupling compensation. Other practical method for modelling and compensation of mutual coupling are discussed.
Abstract. The increase in mobile network data usage has led to interests in mm-wave frequencies (for example 26.5–29.5 GHz) on becoming fifth generation (5G) networks in addition to previously used sub-6 GHz frequencies. The advantage of mm-wave frequencies is larger bandwidth, leading to larger throughput with a tradeoff of smaller coverage due to shorter wavelength. The coverage issue can be compensated by using antenna arrays instead of one antenna. There have been some studies about stacking antenna module package vertically on motherboard, and in more advanced approach, the RFIC is integrated into the bottom of the antenna module package. This thesis concentrates on developing the interconnection between two PWBs on mm-wave frequency (26.5–29.5 GHz) between the antenna module and motherboard. More accurately, creating interconnection around via structure, carrying RF-signal from antenna module to motherboard by applying vertical stacking. This method may reduce the overall price of the system, while increasing the level of integration in the system. The overall aim of this thesis was to provide a functional and optimized interconnection method with measurement results and limitations of Nokia Factory. The interconnection can be created by using electromagnetic coupling or galvanic connection. The galvanic connection was chosen for many reasons and different interconnection methods applying galvanic connection were introduced. These methods include LGA and BGA soldering, traditional RF-connector and antenna array connector with 16-ports. After considering the options and Nokia Factory limitations, the most suitable interconnection method turned out to be LGA soldering. The research work includes partial design of antenna module and motherboard, and the optimization for connection. Prototypes were created based on the design, and the measurement results and conclusions of interconnection functionality were provided as well. Six prototypes were made, from which prototypes 3–6 were functional in terms of solder height. The measurement results show that there was variation in matching between different prototypes and between simulation and measurement results. By doing x-ray and failure analysis, a few reasons were found to explain the variation. One reason can be found from voids in signal soldering, which widens the soldering horizontally, leading to decreased matching due to changed solder diameter and asymmetric grounding. However, by utilizing the solder bumping method, the appearance and diameter of voids can be minimized. The conclusion with prototypes was that the system functions well, but improvements are recommended, and simulations should be re-done with modifications from failure analysis. Overall, the aim of the thesis was reached.Antennimoduulipaketin liitäntöjen kehittäminen millimetriaalto taajuuksille. Tiivistelmä. Datankäytön jatkuvan kasvun takia viidennen sukupolven (5G) matkapuhelinteknologian kehitys on keskittynyt aiemmin käytettyjen alle 6 GHz taajuuksien lisäksi uusille, korkeammille, millimetriaaltojen (esim. 26.5–29.5 GHz) taajuuskaistalle. Korkeammat taajuudet tarjoavat mahdollisuuden käyttää suurempia kaistanleveyksiä kasvattaen läpikulkevan datan määrää, mutta sen hintana on signaalin kantomatkan pienentyminen aallonpituuden pienentymisen takia. Kantomatkan lyhenemistä voidaan kuitenkin kompensoida käyttämällä antenniryhmiä yksittäisten antennien asemasta. Antenniryhmien integroinnista systeemiin on tehty erilaisia tutkimuksia, joita ovat esimerkiksi vertikaalinen pinoaminen, jossa antennilevy juotetaan toiselle piirilevylle. Edistyksellisemmässä versiossa kyseisen antennilevyn pohjaan on liitetty RFIC piiri. Tässä diplomityössä tutkittiin kahden piirilevyn välistä liityntäkohtaa vertikaalisella pinoamisella. Liityntäkohta kuljettaa millimetriaaltotaajuista RF-signaalia (26.5–29.5 GHz) antennilevyltä äitilevylle. Kyseisellä rakenteella voidaan saada pienennettyä mahdollisen tuotteen kustannuksia, samalla pienentäen myös sen fyysistä kokoa. Työn tarkoituksena on tarjota Nokialle valmiiksi optimoitu liitäntäratkaisu mittaustuloksineen ja tuotannon rajoitteineen dokumentoituna. Tutkittu liityntäkohta voidaan muodostaa sähkömagneettisella kytkeytymisellä tai galvaanisesti, joista jälkimmäinen on huomattavasti järkevämpi ja tässä työssä on esitetty sille erilaisia vaihtoehtoja, joita on vertailtu toisiinsa. Näihin vaihtoehtoihin sisältyy koneellinen juottaminen LGA tai BGA tavalla, RF-liittimien käyttö ja antenniryhmää varten kehitetty 16 porttinen liitin. Kyseisistä liitäntä vaihtoehdoista parhaaksi ja soveltuvimmaksi osoittautui LGA juotos. Tutkimustyö sisältää antennilevyn ja äitilevyn osittaisen suunnittelun ja optimoinnin, ja sen perusteella tehdyn prototyypin, mittaustulokset ja päätelmät liitynnän toimivuudesta. Prototyyppejä tehtiin kaikkiaan kuusi, joista viimeiset 3–6 olivat onnistuneita juotospaksuuden perusteella. Mittausten perusteella sovituksessa on paljon vaihtelua, jolle löydettiin muutamia syitä röntgen tarkastuksessa ja virheanalyysissa. Näihin syihin sisältyy juotoksesta löytyneet kaasukuplat, jotka johtavat juotoksen laajenemiseen horisontaalisesti, mikä taas heikentää maadoitusta ja täten sovitusta. Juotoksen kaasukuplat voidaan kuitenkin välttää niin kutsutulla juotoksen pallottamisella (Engl. Solder Bumping), jossa kaasukuplia ilmeni huomattavasti vähemmän ja ne olivat pienempiä. Lopputulemana todettiin, että työ on onnistunnut ja prototyyppi on toimiva, mutta tarjotut kehitysideat kannattaa huomioida mahdollisessa jatkokehityksessä ja simuloinnit tulisi tehdä uudelleen virheanalyysistä saaduilla arvoilla ja tiedoilla.
Abstract Climate change and its warming effects on vegetation and soils are a widely recognized phenomenon. In addition to warming, the understorey vegetation in northern environments has been subjected to several environmental changes, such as increasing nitrogen (N) and other disturbances. This thesis examines the effects of N-fertilization and disturbances on the vegetation biomass and abundance, plant community composition and plant, soil and microbial N and C pools. Seedling establishment of the most common dwarf shrubs (deciduous Vaccinium myrtillus, evergreens V. vitis-idaea and Empetrum nigrum ssp. hermaphroditum) was investigated after artificial disturbance treatments (vegetation and soil removal). These studies were conducted in the boreal and subarctic ecosystems and in the forest-tundra ecotone in northern Finland. N-fertilization and disturbances enhanced the amount of graminoids in plant communities, and the recovery ability of graminoids was enhanced after N-fertilization, which homogenized the vegetation and resulted in a new stable state in the plant community. The recovery ability of evergreen dwarf shrubs was low after disturbances. Disturbances created habitats for seed germination, but the seedling establishment of dwarf shrubs studied was still limited by seed availability. N-fertilization had no effect on microbial biomass. Instead, microbial biomass decreased with disturbance treatment in the boreal forest. However, the concentration of N increased in above-ground vegetation, both after N-fertilization and disturbance without any indication of N immobilization, suggesting that plant species captured the available N effectively for their recovery. The study shows that the likely outcome of N enrichment, when combined with disturbances, is the enhanced growth of graminoids. The seedling establishment does not compensate for the reduction of the vegetative recovery of evergreen dwarf shrubs, which makes evergreen dwarf shrubs sensitive to environmental changes. As the understorey is more resilient to perturbations in the boreal forest than in the subarctic ecosystem, these results emphasize the sensitivity of the vegetation to simultaneous environmental changes in the northernmost ecosystems. Moreover, microbial properties are more resilient to environmental changes than is above-ground vegetation.
Tiivistelmä. Tutkimusten mukaan vain kolmannes suomalaisista kouluikäisistä lapsista ja nuorista liikkuu terveytensä kannalta riittävästi. Erityisesti yläkouluun siirryttäessä nuorten päivittäisen fyysisen aktiivisuuden määrä laskee ja esimerkiksi joka viides 15-vuotias liikkuu vähän. Tämän pro gradu -tutkimuksen tavoitteena oli selvittää, millaisia fyysistä aktiivisuutta lisääviä työtapoja yläkoulujen reaaliaineiden opettajat käyttävät opetuksessaan. Lisäksi kuvataan, millaisia kokemuksia reaaliaineiden opettajilla on fyysisesti aktiivisten työtapojen käytöstä. Tutkielmassa käsitellään yläkoulun reaaliaineiden ainedidaktiikkaa, fyysistä aktiivisuutta ja esitellään erilaisia työtapoja lisätä oppilaiden oppituntien aikaista liikettä. Tässä tutkielmassa esiteltävät fyysisesti aktiiviset työtavat jaetaan opetukseen integroituihin ja istumista tauottaviin työtapoihin. Katsaus aihetta käsiteltäviin jo tehtyihin tutkimuksiin osoittaa, että liikunnalla on myönteisiä vaikutuksia oppilaan oppimiseen ja hyvinvointiin. Tutkimusaineisto kerättiin Oulun ja sen ympäryskuntien yläkouluissa opettavilta reaaliaineiden opettajilta (n=7). Aineistonkeruu tapahtui opettajien täydennyskoulutustapahtumassa marraskuussa 2019. Tutkimusaineisto koostuu kahdesta aineistosta: 1) opettajien reaaliaineiden opetuksessa käytettyjen fyysistä aktiivisuutta sisältävien opetusmenetelmien esittelystä ja 2) opettajien pienryhmäkeskustelutallenteista. Aineistot analysoitiin aineistolähtöisen sisällönanalyysin avulla. Tutkimustulokset osoittivat, että tutkimukseen osallistuneet aineenopettajat käyttivät opetuksessaan fyysisesti aktiivisia työtapoja monipuolisesti ja he tiedostavat fyysisen aktiivisuuden hyödyt oppimiselle. Reaaliaineiden opetuksessa käytettyjä fyysisesti aktiivisia työtapoja olivat esimerkiksi draama, ulkoilu, työpistetyöskentely, taukojumpat ja erilaiset pelit ja leikit. Fyysisesti aktiivisten työtapojen käyttöön liittyi opettajien mukaan kuitenkin joitakin haasteita esimerkiksi ajankäyttöön ja rajallisiin resursseihin liittyen. Tutkimus osoitti, että reaaliaineiden opetuksessa voidaan käyttää työtapoja, joissa liikunta on integroitu oppimiseen. Opettajien perus- ja täydennyskoulutus on yksi keino lisätä aineenopettajien osaamista hyödyntää fyysistä aktiivisuutta oppimisen tukena yläkoulussa.
Tiivistelmä. Tämän kirjallisuuskatsauksena toteutetun tutkielman tavoitteena on perehtyä jo tehtyihin tutkimuksiin, joissa tutkimuskohteena on liikettä ja fyysistä aktiivisuutta hyödyntävä toiminnallinen opetus. Tutkielman tarkoituksena on luoda katsaus siihen, millaisin tutkimusmetodein fyysistä aktiivisuutta hyödyntävää toiminnallista opetusta on tutkittu. Tutkimuskysymykset tässä tutkielmassa ovat: ”Millaista on liikettä ja liikkumista hyödyntävä toiminnallinen opetus?” ja ”Minkälaisilla metodeilla liikettä ja liikkumista hyödyntävää toiminnallista opetusta on tutkittu?” Aiheesta tehtyjen tutkimusten määrä on kasvanut viime vuosien aikana nopeasti, mikä kertoo aiheen ajankohtaisuudesta. Esimerkiksi Suomessa lasten ja nuorten liikkumattomuuteen on tärkeää puuttua, ja koululaitoksella onkin siihen erinomainen mahdollisuus. Esimerkiksi Liikkuva koulu -ohjelmalla kannustetaan opettajia käyttämään sellaisia opetusmetodeja, jotka katkaisevat pitkiä istumisjaksoja ja lisäävät fyysistä aktiivisuutta ja liikettä luokkahuoneissa. Lähes kaikki toiminnalliset työtavat lisäävät oppituntien aikaista liikettä ja fyysistä aktiivisuutta, vaikka se ei olisikaan työtavan varsinainen tavoite. Tutkielmamme osoittaa, että merkittävä osa oppituntien aikaiseen fyysiseen aktiivisuuteen liittyvistä tutkimuksista on tehty interventiotutkimuksina, joissa on keskitytty tutkimaan fyysisen aktiivisuuden vaikutuksia oppilaiden koulumenestykseen ja oppimiseen. Vaikuttaisi siltä, että tällä hetkellä on tutkittu enemmän liikunnallisten taukojen vaikutuksia oppimiseen, kuin varsinaisesti liikkumisen integroimista opetettuun oppisisältöön. Lisäksi aiheesta on tehty useita haastattelututkimuksia, joissa on keskitytty opettajien kokemuksiin fyysisesti aktiivisten tuntien suunnittelemisesta ja niiden järjestämisestä.
Sukupuoli on käsite, joka on puhuttanut ihmisiä viime aikoina paljon ja aiheesta onkin käyty paljon keskustelua niin perinteisessä kuin myös sosiaalisessa mediassa. Sen lisäksi kyseessä on kuitenkin myös paljon mielipiteitä jakava ja luulojen ja oletusten varassa keskusteltu aihe. Vahvat sukupuoliroolit ja stereotypiat yhteiskunnassamme hidastavat keskustelun tietopohjan leviämistä ja ylläpitävät vastustusta sukupuolen moninaisuutta kohtaan, mistä syystä kaikki aiheesta tehty tutkimus on tärkeää. Toisaalta myös tieteen piirissä aiheesta on erimielisyyksiä ja tässä tutkimuksessa pyrinkin käsittelemään aihetta mahdollisimman monipuolisesti. Pyrin määrittelemään sukupuolen käsitteen ja kyseisen käsitteen herättämän kritiikin, kuin myös sukupuoli-identiteetin ja koulun yhteyttä molemmilta kannoilta: Kuinka sukupuolen moninaisuus vaikuttaa kouluun ja kuinka koulujärjestelmä instituutiona vaikuttaa sukupuolen käsitteeseen ja erityisesti sen stereotypioiden ylläpitämiseen. Sukupuoli on fyysisiä, psyykkisiä ja sosiaalisia osa-alueita käsittävä osa ihmistä ja ihmisen olemusta. Tässä tutkimuksessa pyrin luomaan käsitystä siitä, mitä sukupuoli-identiteetti, eli tuon kokonaisuuden psyykkinen osa-alue, tarkoittaa ja mitä se merkitsee alakoulun kontekstissa. Käsitteen monipuolisuuden myötä tutkimus käsittelee myös lähikäsitteitä kuten sukupuolitietoisuutta ja sukupuolten tasa-arvoa, joiden ymmärtäminen ja tiedostaminen on välttämätöntä aiheen ymmärtämisen kannalta. Tutkimuksessa käsitelty sukupuolikäsitys pohjautuu vahvasti Judith Butlerin käyttämään käsitykseen sukupuolesta performatiivina, eräänlaisena rituaalina, jota ihmiset toistavat ja täten luovat tuolle käyttäytymiselle sukupuolen merkityksen, jonka ympäröivän kulttuurin ontologia pystyy antamaan. Sukupuolirooleja laajentaakseen performatiivien on rikottava kulttuurin muodostamia normeja, jolloin normit joutuvat uudelleen tarkastelun kohteeksi ja mahdollisesti rikkoutuvat. Lisäksi tutkimuksessa käydään läpi ajatuksia, jotka pohtivat koko sukupuolikäsitteen hajottamista. Identiteetin syntyä ja kehitystä kuvailevat tutkimukset, joita tässäkin tutkimuksessa käytetään ovat puolestaan identiteetintutkimuksen alaisia ja usein psykologian tutkimusaloilta peräisin. Tämä tutkimus on kirjallisuuteen pohjautuva teoreettinen tutkimus, jonka lähdemateriaalina on sukupuolta käsittelevä kirjallisuus ja tutkimukset. Tutkimusten tuoreus vaihtelee 1990- luvulta vuoteen 2018. Tutkimuksen vanhimmat lähdeteokset ovat kuitenkin jo niin sanotusti klassikkoasemassa feministisessä kirjallisuudessa, minkä myötä niiden ikä ei ole suuri ongelma. Tutkimuksen totuuskäsityksen taustalla on eksistentiaalis-fenomenologis- hermeneuttinen filosofia, jonka mukaan totuus on suhteellista ja syntyy yksilön ja kulttuurin vuorovaikutuksessa ympäristön kanssa. Kyseinen totuuskäsitys on feministisessä kirjallisuudessa hyvin yleinen, sillä kuten tämän totuuskäsityksen totuus, myös sukupuoli nähdään kulttuurin ja historian muodostamana konstruktiona.