Tesis doctorales: TESEO

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Ministerio de Universidades - Gobierno de España

Título: DESARROLLOS TECNOLÓGICOS ORIENTADOS A INTERFERÓMETROS DE GRAN FORMATO CON APLICACIONES EN RADIOASTRONOMÍA
Autor: Ortiz García, David
Universidad: Universidad de Cantabria
Departamento: Ingeniería de comunicaciones
Fecha de Lectura: 26/04/2017
Programa de doctorado: Programa Oficial de Doctorado en Tecnologías de la Información y Comunicaciones en Redes Móviles
Dirección:
- ARTAL LATORRE, EDUARDO (DIRECTOR)
- Casas Reinares, Francisco Javier (DIRECTOR)
Tribunal:
- COMERON TEJERO, ADOLFO (PRESIDENTE)
- DE LA FUENTE RODRIGUEZ, MARÍA LUISA (SECRETARIO)
- Hoyland, Roger (VOCAL)
Descriptores:
- RADIOASTRONOMIA
- TECNOLOGIA DE LAS TELECOMUNICACIONES
- DISEÑO DE CIRCUITOS
- DISPOSITIVOS DE MICROONDAS
Localización: BIBLIOTECA UNIVERSIARIA

315405_925746.pdf

Marcador: https://www.educacion.gob.es/teseo/mostrarRef.do?ref=1388619Añadir a favoritos.
Resumen:
Durante los últimos años, la medida con precisión de la polarización del Fondo Cósmico de Microondas (CMB) es un tema de gran importancia para la comunidad científica que trabaja en el área de la astronomía extra-galáctica. A través del estudio del CMB en múltiples bandas frecuenciales mediante receptores muy sensibles, se persigue la detección de diferentes parámetros cosmológicos como por ejemplo las ondas gravitacionales primordiales, mediante la medida de los modos B de polarización, entre otros. Dicha detección supondría una confirmación directa del periodo inflacionario del Universo. Los límites tecnológicos determinan la sensibilidad alcanzada por los experimentos diseñados para el estudio de la polarización del CMB en los que se está trabajando actualmente. Concretamente, el grupo de investigación participa en el diseño de diferentes desarrollos instrumentales destinados a explorar diferentes bandas de frecuencia comprendidas entre 10 y 47 GHz. Las limitaciones presentadas por estos receptores son debidas principalmente al gran ancho de banda de funcionamiento que debe cubrirse y al bajo nivel de potencia de las señales que se pretenden analizar. Esta tesis está enfocada al estudio y caracterización de diferentes desarrollos tecnológicos orientados a futuros interferómetros de gran formato, los cuales mejorarán los resultados de sensibilidad conseguidos hasta la fecha. Estos resultados se obtendrán mediante la combinación de las señales pertenecientes a cientos o hasta miles de receptores operando en un determinado rango frecuencial. Los trabajos realizados durante el desarrollo de la presente tesis, abarcan un amplio campo de conocimiento que comprende desde la fabricación mecánica y la configuración de los diferentes sistemas hasta el diseño y medida de los prototipos propuestos. Inicialmente, se crearon diseños de antenas planas con el fin de evaluar su competitividad frente a las antenas de bocina que suelen utilizarse en los receptores operando en estas bandas de frecuencia. Tras este estudio se analizaron dos topologías de correladores de señal, en tecnología analógica y digital, comparando los resultados obtenidos con los diferentes prototipos diseñados. Finalmente, debido a las limitaciones que presentan ambas clases de correladores a la hora de combinar un elevado número de señales de microondas, se ha trabajado en el diseño e implementación de prototipos de correladores electro-ópticos. Estos nuevos correladores realizan una traslación de la frecuencia de las señales recibidas desde el rango de microondas al infrarrojo cercano (1550 nm) gracias al uso de moduladores electro-ópticos comerciales desarrollados generalmente en tecnología de Niobatio de Litio (LiNbO3). Una vez caracterizada la etapa de conversión en frecuencia, se han realizado unas medidas preliminares con el fin de estudiar el proceso que se encargará, a través de elementos ópticos, de correlar todas las señales de salida de los moduladores que formen parte del instrumento. La detección final de las señales resultantes de dicha correlación se llevará a cabo mediante una cámara infrarroja que opera en la misma longitud de onda, obteniéndose así lo que se suele denominar una imagen sintetizada de la región del cielo abarcada por el instrumento diseñado. ==================================================================================== During the last decades, high precision CMB measurements have been a very interesting topic for the community working in extra-galactic radio astronomy. The study of CMB in some frequency bands using very sensitive receivers would permit the detection of different cosmological parameters as primordial gravitational waves. The sensibility that can be achieved by the CMB experiments nowadays is determined by technological limits. Actually, our group is working in some experiments trying to explore de CMB in some frequency bands between 10 and 47 GHz. This thesis is focused on the study and characterization of the different technological developments oriented to future large format interferometers, which will improve the sensibility achieved by the actual radio astronomy experiments. These interferometers will combine signals from hundreds or even thousands of receivers working in a determined frequency range. First of all, some planar antennas designs were tested in order to compare their behavior with the horn antennas used in most of radio astronomy receivers that operate at microwave frequencies. After this study, there were implemented two correlation prototypes (analog and digital) in order to compare their pros and cons. Finally, due to the limitations presented by these two correlation techniques when a combination of a large number of wideband microwave signals is needed, a new correlator was implemented up-converting the incoming microwave signals to the near infrared range (1550 nm) thanks to the use of LiNbO3 electro-optic modulators. Once characterized the up-conversion stage, there were made some preliminary measurements in order to study the correlation process held by optical components. The final detection will be done by an infrared camera obtaining the synthetized image of the area pointed by the antennas.

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