Diseño de módulos de generación, conversión de frecuencia, amplificación y sincronización para un radar perfilador de vientos que opera a 445 MHz

Abstract

El Radio Observatorio de Jicamarca (ROJ) es un centro de investigaci on ubicado a 25 km al este de la ciudad de Lima. Durante m as de 55 a~nos ha proporcionado informaci on cient ca en base a radar que han sido relevantes para el desarrollo de la f sica ionosf erica, f sica del plasma y din amica atmosf erica. El ROJ se esfuerza en expandir sus capacidades t ecnicas y cient cas. En esas circunstancias el ROJ busca implementar un radar per lador de vientos que opera a 445 MHz con el n de proporcionar a la comunidad cient ca un instrumento de investigaci on troposf erica. Este radar entregar a informaci on valiosa sobre velocidad de vientos y sobre precipitaciones que podr an atenuar el impacto de los fen omenos atmosf ericos en la poblaci on peruana. Para lograrlo, el ROJ plantea aprovechar al m aximo los conocimientos y tecnolog as adquiridos en radares y de esa forma generar, de manera local, la tecnolog a y recursos humanos para el desarrollo de este proyecto. En base a esa necesidad, la presente tesis busca el an alisis y dise~no de los m odulos generaci on de se~nal, conversi on de frecuencia tanto para transmisi on como para recepci on, ampli caci on y ltrado y reloj para un radar que opera 445 MHz y que permita aprovechar los equipos, conocimientos y tecnolog as actuales del ROJ. Se determin o que la frecuencia UHF de 445 MHz es adecuada para detectar tanto vientos como precipitaciones. Las ecuaciones de radar permiten obtener la sensibilidad m nima de recepci on, asumiendo un transmisor con una potencia de 5 kW. Se utiliza una se~nal RF modulada por c odigo binario en 25 MHz, por lo que fue necesario trasladar esa se~nal a 445 MHz. Recogidas las especi caciones se dise~n o etapas de conversi on de frecuencia basados en mezcladores y ltros tanto para la etapa de up-converter (25 MHz a 445 MHz) como para la de down-converter (de 445 a 25 MHz). La frecuencia de batimiento es de 420 MHz y esta se~nal est a sincronizada con los otros relojes del sistema. Finalmente, se hicieron pruebas de laboratorio para determinar la calidad de los ltros, y se realiz o una prueba de se~nal completa desde la modulaci on BPKS de 25 MHz, su conversi on a 445 MHz, atenuaci on, ampli caci on y conversi on nuevamente a 25 MHz. Con esas pruebas se demostr o la factibilidad del dise~no, as como la necesidad de especial cuidado tanto en los niveles de se~nal de mezcla como en el dise~no en ultra alta frecuencia.