F

1
Construcción de un Radiotelescopio para operar a
2.4 GHz.
Fátima Gpe. Robles Valdez(1,2), Dr. Stanley Kurtz
Smith(1) (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
1023 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
DETECTOR.
CONVERTIDOR.
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). 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.
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 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.