Fátima Gpe. Robles
(1,2)
Valdez ,
Dr. Stanley Kurtz
(1)
Smith
(1) Centro de Radioastronomía y Astrofísica, UNAM
(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
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
antena, su procesamiento, detección y grabado.
ANTENAS.
AMPLIFICADOR.
En la actualidad existen diversos tipos de antenas para la recepción de
ondas radio emitidas por fuentes lejanas. Entre ellas destacan las tipo
Parabólicas (o de reflector), las cuales tienen una alta capacidad de
directividad con grandes ganancias. También está la tipo Dipolo, que es
completamente direccional con impedancia cerca de los 73 ohms y su
ganancia depende de la longitud del dipolo. La antena Yagi es una
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
impedancia. Otra antena es la Helicoidal, la cual tiene forma de
solenoide. Cuenta con baja impedancia que suele adaptarse a los 50
ohms y dependiendo de su número de vueltas alcanza buena ganancia.
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
tanto la dificultad de procesar correctamente frecuencias bajas.
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
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
0.7 dB.
La figura de ruido se define de la forma siguiente:
NF= (20 log10 / 4KTR) (e2 + 4KTR + I2 R2) 1/2
e = Tensión de ruido del transistor en referencia
a la entrada.
I = Corriente de ruido del transistor en referencia
a la entrada.
K = Constante de Boltzman (1,38 x 10–23 j/°K)
T = Temperatura de la resistencia de fuente (°K)
R = Resistencia de fuente (Ohmios)
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.
ESQUEMA DEL RADIOTELESCOPIO
CONVERTIDOR.
DETECTOR.
Para tener una pérdida mínima de la señal hay que
bajar la frecuencia, esto lo hace un convertidor de
frecuencia intermedia (IF), que se compone de un
mezclador que combina la señal original con una
artificial producida por un oscilador local (OL).
La detección de la señal, se realizo con un
detector de ley cuadrada, basado en un
diodo; significa que la salida en corriente
directa (CD) del diodo es proporcional al
cuadrado de la amplitud de la entrada (IF).
El convertidor utilizado en éste radiotelescopio, es de
la compañía DEM (Converter 2400-144RX), que recibe
señales de radio frecuencia (RF) a 2.4 GHz y la baja a
144 MHz (IF), la frecuencia OL es de 564 MHz aplicada
4 tiempos. Con ésta frecuencia tenemos la
información necesaria para analizar la señal.
El diodo no se comporta igual en todos los
puntos de la detección, tiene una zona de
operación entre los -20 y -60 dBm o menores,
su salida es del orden de microvolts.
Ésta gráfica muestra la zona de ley cua dra
da del detector, con el voltaje de salida (V0)
en una escala logarítmica, contra la entrada
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
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.
AGRADECIMIENTOS.
Se agradece su apoyo para éste trabajo y al radio laboratorio del
CRyA, al proyecto 12036 del Fondo Mixto CONACYT – Gobierno
del Estado de Michoacán.
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