Fátima Gpe. Robles Valdez (1,2), Dr. Stanley Kurtz Smith (1) (1) Centro de Radioastronomía y...
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Fátima Gpe. Robles Valdez Fátima Gpe. Robles Valdez (1,2) (1,2) , Dr. Stanley , Dr. Stanley Kurtz Smith Kurtz Smith (1) (1) (1) Centro de Radioastronomía y Astrofísica, UNAM (1) Centro de Radioastronomía y Astrofísica, UNAM (2)Universidad de Sonora (2)Universidad de Sonora INTRODUCCIÓN. El origen de éste proyecto surge con la inquietud de construir un radiotelescopio, cuyo objetivo fundamental es realizar una exploración del flujo en El origen de éste proyecto surge con la inquietud de construir un radiotelescopio, cuyo objetivo fundamental es realizar una exploración del flujo en longitud radio de el Sol, así obtenemos una mayor comprensión de la actividad solar dentro de los 2.4 GHz de frecuencia. longitud radio de el Sol, así obtenemos una mayor comprensión de la actividad solar dentro de los 2.4 GHz de frecuencia. Las actividades cubiertas en la construcción, son tanto teóricas como prácticas, abarcando diseño estructural y electrónico. Damos seguimiento a la Las actividades cubiertas en la construcción, son tanto teóricas como prácticas, abarcando diseño estructural y electrónico. Damos seguimiento a la señal desde que se capta en la antena, su procesamiento, detección y grabado. señal desde que se capta en la antena, su procesamiento, detección y grabado. ANTENAS. En la actualidad existen diversos tipos de antenas para la En la actualidad existen diversos tipos de antenas para la recepción de ondas radio emitidas por fuentes lejanas. recepción de ondas radio emitidas por fuentes lejanas. Entre ellas destacan las tipo Parabólicas (o de Entre ellas destacan las tipo Parabólicas (o de reflector), las cuales tienen una alta capacidad de reflector), las cuales tienen una alta capacidad de directividad con grandes ganancias. También está la tipo directividad con grandes ganancias. También está la tipo Dipolo, que es completamente direccional con impedancia Dipolo, que es completamente direccional con impedancia cerca de los 73 ohms y su ganancia depende de la longitud cerca de los 73 ohms y su ganancia depende de la longitud del dipolo. La antena Yagi es una evolución del dipolo, del dipolo. La antena Yagi es una evolución del dipolo, que igualmente su objetivo es radiar en una sola que igualmente su objetivo es radiar en una sola dirección, llega a los 18 dB de ganancia, normalmente con dirección, llega a los 18 dB de ganancia, normalmente con 50 ohms de impedancia. Otra antena es la Helicoidal, la 50 ohms de impedancia. Otra antena es la Helicoidal, la cual tiene forma de solenoide. Cuenta con baja impedancia cual tiene forma de solenoide. Cuenta con baja impedancia que suele adaptarse a los 50 ohms y dependiendo de su que suele adaptarse a los 50 ohms y dependiendo de su número de vueltas alcanza buena ganancia. número de vueltas alcanza buena ganancia. En nuestro radiotelescopio, utilizamos una antena de En nuestro radiotelescopio, utilizamos una antena de rejillas de 24 dB de ganancia y una helicoidal de 14 rejillas de 24 dB de ganancia y una helicoidal de 14 vueltas con aprox. 14 dB de ganancia. vueltas con aprox. 14 dB de ganancia. ESQUEMA DEL RADIOTELESCOPIO AMPLIFICADOR. Un amplificador está compuesto por elementos pasivos y activos, el Un amplificador está compuesto por elementos pasivos y activos, el ruido generado por ellos es el que limita la capacidad de ruido generado por ellos es el que limita la capacidad de amplificar un nivel de señal; por tanto la dificultad de procesar amplificar un nivel de señal; por tanto la dificultad de procesar correctamente frecuencias bajas. correctamente frecuencias bajas. En nuestro caso, utilizamos un amplificador de bajo ruido (DEM En nuestro caso, utilizamos un amplificador de bajo ruido (DEM 13ULNA de 2.3 a 2.4 GHz) de la compañía Down East Microwave; de 16 13ULNA de 2.3 a 2.4 GHz) de la compañía Down East Microwave; de 16 a 18 dB de ganancia. Su diseño es con tecnología PHEMT, que lo a 18 dB de ganancia. Su diseño es con tecnología PHEMT, que lo hace funcionar mejor a altas frecuencias y cuya figura de ruido hace funcionar mejor a altas frecuencias y cuya figura de ruido depende del FET (Field Effect Transistor), variando entre 0.4 y depende del FET (Field Effect Transistor), variando entre 0.4 y 0.7 dB. 0.7 dB. La figura de ruido se define de la forma La figura de ruido se define de la forma siguiente: siguiente: NF= (20 log NF= (20 log 10 10 / 4KTR) (e / 4KTR) (e 2 2 + 4KTR + I + 4KTR + I 2 2 R R 2 ) ) 1/2 1/2 e = Tensión de ruido del transistor en e = Tensión de ruido del transistor en referencia referencia a la entrada. a la entrada. I = Corriente de ruido del transistor I = Corriente de ruido del transistor en referencia en referencia a la entrada. a la entrada. K = Constante de Boltzman (1,38 x 10–23 K = Constante de Boltzman (1,38 x 10–23 j/°K) j/°K) T = Temperatura de la resistencia de T = Temperatura de la resistencia de fuente (°K) fuente (°K) R = Resistencia de fuente (Ohmios) R = Resistencia de fuente (Ohmios) CONVERTIDOR. Para tener una pérdida mínima de la señal Para tener una pérdida mínima de la señal hay que bajar la frecuencia, esto lo hace hay que bajar la frecuencia, esto lo hace un convertidor de frecuencia intermedia un convertidor de frecuencia intermedia (IF), que se compone de un mezclador que (IF), que se compone de un mezclador que combina la señal original con una combina la señal original con una artificial producida por un oscilador local artificial producida por un oscilador local (OL). (OL). El convertidor utilizado en éste El convertidor utilizado en éste radiotelescopio, es de la compañía DEM radiotelescopio, es de la compañía DEM (Converter 2400-144RX), que recibe señales (Converter 2400-144RX), que recibe señales de radio frecuencia (RF) a 2.4 GHz y la de radio frecuencia (RF) a 2.4 GHz y la baja a 144 MHz (IF), la frecuencia OL es de baja a 144 MHz (IF), la frecuencia OL es de 564 MHz aplicada 4 tiempos. Con ésta 564 MHz aplicada 4 tiempos. Con ésta frecuencia tenemos la información necesaria frecuencia tenemos la información necesaria para analizar la señal. para analizar la señal. DETECTOR. La detección de la señal, se realizo La detección de la señal, se realizo con un detector de ley cuadrada, con un detector de ley cuadrada, basado en un diodo; significa que la basado en un diodo; significa que la salida en corriente directa (CD) del salida en corriente directa (CD) del diodo es proporcional al cuadrado diodo es proporcional al cuadrado de la amplitud de la entrada (IF). de la amplitud de la entrada (IF). El diodo no se comporta igual en El diodo no se comporta igual en todos los puntos de la detección, todos los puntos de la detección, tiene una zona de operación entre tiene una zona de operación entre los -20 y -60 dBm o menores, su los -20 y -60 dBm o menores, su salida es del orden de microvolts. salida es del orden de microvolts. Ésta gráfica muestra la zona de ley Ésta gráfica muestra la zona de ley cua dra da del detector, con el cua dra da del detector, con el voltaje de salida (V voltaje de salida (V 0 ) en una escala ) en una escala logarítmica, contra la entrada Vi logarítmica, contra la entrada Vi en forma lineal. en forma lineal. RESULTADOS Y CONCLUSIONES. Se realizaron pruebas con una fuente artificial con emisión en los 2.4 GHz y observaciones del Sol. La detección fue hecha con un analizador de Se realizaron pruebas con una fuente artificial con emisión en los 2.4 GHz y observaciones del Sol. La detección fue hecha con un analizador de espectros, ya que debido a la operación de nuestro detector de ley cuadrada, que trabaja en los -60 dB y nuestra señal de salida es alrededor de espectros, ya que debido a la operación de nuestro detector de ley cuadrada, que trabaja en los -60 dB y nuestra señal de salida es alrededor de los -70 dB, necesitamos otras etapas de amplificación como trabajo futuro, para mejorar la calidad del radiotelescopio. los -70 dB, necesitamos otras etapas de amplificación como trabajo futuro, para mejorar la calidad del radiotelescopio. AGRADECIMIENTOS. Se agradece su apoyo para éste trabajo y al radio Se agradece su apoyo para éste trabajo y al radio laboratorio del CRyA, al proyecto 12036 del Fondo Mixto laboratorio del CRyA, al proyecto 12036 del Fondo Mixto CONACYT – Gobierno CONACYT – Gobierno del Estado de Michoacán. del Estado de Michoacán.
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Fátima Gpe. Robles ValdezFátima Gpe. Robles Valdez(1,2)(1,2), Dr. Stanley Kurtz Smith, Dr. Stanley Kurtz Smith(1)(1)
(1) Centro de Radioastronomía y Astrofísica, UNAM(1) Centro de Radioastronomía y Astrofísica, UNAM (2)Universidad de Sonora(2)Universidad de Sonora
INTRODUCCIÓN.El origen de éste proyecto surge con la inquietud de construir un radiotelescopio, cuyo objetivo fundamental es realizar una exploración del flujo en longitud radio de el Sol, así obtenemos El origen de éste proyecto surge con la inquietud de construir un radiotelescopio, cuyo objetivo fundamental es realizar una exploración del flujo en longitud radio de el Sol, así obtenemos una mayor comprensión de la actividad solar dentro de los 2.4 GHz de frecuencia.una mayor comprensión de la actividad solar dentro de los 2.4 GHz de frecuencia.
Las actividades cubiertas en la construcción, son tanto teóricas como prácticas, abarcando diseño estructural y electrónico. Damos seguimiento a la señal desde que se capta en la Las actividades cubiertas en la construcción, son tanto teóricas como prácticas, abarcando diseño estructural y electrónico. Damos seguimiento a la señal desde que se capta en la antena, su procesamiento, detección y grabado.antena, su procesamiento, detección y grabado.
ANTENAS.En la actualidad existen diversos tipos de antenas para la recepción de En la actualidad existen diversos tipos de antenas para la recepción de ondas radio emitidas por fuentes lejanas. Entre ellas destacan las tipo ondas radio emitidas por fuentes lejanas. Entre ellas destacan las tipo Parabólicas (o de reflector), las cuales tienen una alta capacidad de Parabólicas (o de reflector), las cuales tienen una alta capacidad de directividad con grandes ganancias. También está la tipo Dipolo, que es directividad con grandes ganancias. También está la tipo Dipolo, que es completamente direccional con impedancia cerca de los 73 ohms y su completamente direccional con impedancia cerca de los 73 ohms y su ganancia depende de la longitud del dipolo. La antena Yagi es una ganancia depende de la longitud del dipolo. La antena Yagi es una evolución del dipolo, que igualmente su objetivo es radiar en una sola evolución del dipolo, que igualmente su objetivo es radiar en una sola dirección, llega a los 18 dB de ganancia, normalmente con 50 ohms de dirección, llega a los 18 dB de ganancia, normalmente con 50 ohms de impedancia. Otra antena es la Helicoidal, la cual tiene forma de impedancia. Otra antena es la Helicoidal, la cual tiene forma de solenoide. Cuenta con baja impedancia que suele adaptarse a los 50 solenoide. Cuenta con baja impedancia que suele adaptarse a los 50 ohms y dependiendo de su número de vueltas alcanza buena ganancia.ohms y dependiendo de su número de vueltas alcanza buena ganancia.
En nuestro radiotelescopio, utilizamos una antena de rejillas de 24 dB de En nuestro radiotelescopio, utilizamos una antena de rejillas de 24 dB de
ganancia y una helicoidal de 14 vueltas con aprox. 14 dB de ganancia.ganancia y una helicoidal de 14 vueltas con aprox. 14 dB de ganancia.
ESQUEMA DEL RADIOTELESCOPIO
AMPLIFICADOR.Un amplificador está compuesto por elementos pasivos y activos, el ruido Un amplificador está compuesto por elementos pasivos y activos, el ruido generado por ellos es el que limita la capacidad de amplificar un nivel de señal; por generado por ellos es el que limita la capacidad de amplificar un nivel de señal; por tanto la dificultad de procesar correctamente frecuencias bajas. tanto la dificultad de procesar correctamente frecuencias bajas.
En nuestro caso, utilizamos un amplificador de bajo ruido (DEM 13ULNA de 2.3 a En nuestro caso, utilizamos un amplificador de bajo ruido (DEM 13ULNA de 2.3 a 2.4 GHz) de la compañía Down East Microwave; de 16 a 18 dB de ganancia. Su 2.4 GHz) de la compañía Down East Microwave; de 16 a 18 dB de ganancia. Su diseño es con tecnología PHEMT, que lo hace funcionar mejor a altas frecuencias y diseño es con tecnología PHEMT, que lo hace funcionar mejor a altas frecuencias y cuya figura de ruido depende del FET (Field Effect Transistor), variando entre 0.4 y cuya figura de ruido depende del FET (Field Effect Transistor), variando entre 0.4 y 0.7 dB.0.7 dB.
La figura de ruido se define de la forma siguiente:La figura de ruido se define de la forma siguiente:
NF= (20 logNF= (20 log10 10 / 4KTR) (e/ 4KTR) (e2 2 + 4KTR + I+ 4KTR + I2 2 RR22) ) 1/21/2
e = Tensión de ruido del transistor en referenciae = Tensión de ruido del transistor en referencia a la entrada. a la entrada. I = Corriente de ruido del transistor en referenciaI = Corriente de ruido del transistor en referencia a la entrada. a la entrada. K = Constante de Boltzman (1,38 x 10–23 j/°K)K = Constante de Boltzman (1,38 x 10–23 j/°K) T = Temperatura de la resistencia de fuente (°K)T = Temperatura de la resistencia de fuente (°K) R = Resistencia de fuente (Ohmios)R = Resistencia de fuente (Ohmios)
CONVERTIDOR.Para tener una pérdida mínima de la señal hay que Para tener una pérdida mínima de la señal hay que bajar la frecuencia, esto lo hace un convertidor de bajar la frecuencia, esto lo hace un convertidor de frecuencia intermedia (IF), que se compone de un frecuencia intermedia (IF), que se compone de un mezclador que combina la señal original con una mezclador que combina la señal original con una artificial producida por un oscilador local (OL). artificial producida por un oscilador local (OL).
El convertidor utilizado en éste radiotelescopio, es de El convertidor utilizado en éste radiotelescopio, es de la compañía DEM (Converter 2400-144RX), que recibe la compañía DEM (Converter 2400-144RX), que recibe señales de radio frecuencia (RF) a 2.4 GHz y la baja a señales de radio frecuencia (RF) a 2.4 GHz y la baja a 144 MHz (IF), la frecuencia OL es de 564 MHz aplicada 144 MHz (IF), la frecuencia OL es de 564 MHz aplicada 4 tiempos. Con ésta frecuencia tenemos la 4 tiempos. Con ésta frecuencia tenemos la información necesaria para analizar la señal.información necesaria para analizar la señal.
DETECTOR.La detección de la señal, se realizo con un La detección de la señal, se realizo con un detector de ley cuadrada, basado en un detector de ley cuadrada, basado en un diodo; significa que la salida en corriente diodo; significa que la salida en corriente directa (CD) del diodo es proporcional al directa (CD) del diodo es proporcional al cuadrado de la amplitud de la entrada (IF).cuadrado de la amplitud de la entrada (IF).
El diodo no se comporta igual en todos los El diodo no se comporta igual en todos los puntos de la detección, tiene una zona de puntos de la detección, tiene una zona de operación entre los -20 y -60 dBm o menores, operación entre los -20 y -60 dBm o menores, su salida es del orden de microvolts.su salida es del orden de microvolts.
Ésta gráfica muestra la zona de ley cua dra Ésta gráfica muestra la zona de ley cua dra da del detector, con el voltaje de salida (Vda del detector, con el voltaje de salida (V00) )
en una escala logarítmica, contra la entrada en una escala logarítmica, contra la entrada Vi en forma lineal.Vi en forma lineal.
RESULTADOS Y CONCLUSIONES.
Se realizaron pruebas con una fuente artificial con emisión en los 2.4 GHz y observaciones del Sol. La detección fue hecha con un analizador de espectros, ya que debido a la operación Se realizaron pruebas con una fuente artificial con emisión en los 2.4 GHz y observaciones del Sol. La detección fue hecha con un analizador de espectros, ya que debido a la operación de nuestro detector de ley cuadrada, que trabaja en los -60 dB y nuestra señal de salida es alrededor de los -70 dB, necesitamos otras etapas de amplificación como trabajo futuro, para de nuestro detector de ley cuadrada, que trabaja en los -60 dB y nuestra señal de salida es alrededor de los -70 dB, necesitamos otras etapas de amplificación como trabajo futuro, para mejorar la calidad del radiotelescopio.mejorar la calidad del radiotelescopio.
AGRADECIMIENTOS.Se agradece su apoyo para éste trabajo y al radio laboratorio del Se agradece su apoyo para éste trabajo y al radio laboratorio del CRyA, al proyecto 12036 del Fondo Mixto CONACYT – Gobierno CRyA, al proyecto 12036 del Fondo Mixto CONACYT – Gobierno del Estado de Michoacán.del Estado de Michoacán.
