Diseño de un Circuito en Guía de Onda para la Separación de Bandas en el Receptor de Banda 9 de Alma

Abstract

En la actualidad la Astronomía ha avanzado considerablemente en su intención por estudiar y comprender los fenómenos que ocurren en el espacio exterior. Para ello ha recurrido a numerosas tecnologías de última generación que le permitan realizar esta tarea. En nuestro país, por ejemplo, se han instalado varios de los más grandes proyectos astronómicos en el mundo, siendo el Atacama Large Millimeter/submillimeter Array (ALMA) uno de los más importantes por representar un instrumento revolucionario en su concepto científico, su diseño de ingeniería y su organización como un esfuerzo científico global. ALMA captará longitudes de ondas milimétricas y submilimétricas y para ello hará uso de un gran conjunto de radiotelescopios que deberán ser capaces de procesar este tipo de señales. El principal objetivo de esta memoria es diseñar un circuito en guía de onda que constituye la primera etapa en un receptor de separación de bandas en el rango de frecuencias que va entre los 602-720GHz , correspondiente a la Banda 9 de ALMA. Para este diseño se ha recurrido a simulaciones en HFSS, un software profesional de simulación electromagnética. Para el desarrollo de este trabajo primero se diseñaron por separado todas las componentes del circuito verificando que cumplan con las especificaciones de reflexión, que para todos los elementos deben ser inferiores a -20 dB. En el caso de las transmisiones, el elemento dominante en el circuito corresponde a un tipo de acoplador llamado hibrido, el cual se caracteriza por tener un desfase de 90° entre su s salidas con un desbalance en fase no mayor a 1° y un desbalance en amplitud no mayor a 1 dB. Además se ha tomado en cuenta la restricción que tiene que ver con la factibilidad de construcción, que corresponde a una relación ancho-profundidad de la guía la cual debe ser inferior o igual a 31 (incluso flexibilizándolo hasta 41 ), debido a la fragilidad de la broca que realiza la implementación. Posteriormente se procede a combinar todos los elementos en el circuito completo. Se obtiene como resultado de este trabajo, una caracterización del desempeño del circuito completo bajo simulaciones. Además se han realizado varias iteraciones para optimizar sus dimensiones tratando de satisfacer todos los requerimientos. Al término del trabajo realizado se han propuesto dos modelos finales de buen comportamiento, pero que difieren en ciertas características dimensionales, en este caso las ramas de los acopladores para cada modelo, y de desempeño simulado, principalmente el desbalance en fase con una diferencia de hasta 2° e ntre sí. Esto permitirá tener una comparación de ambos diseños en dos límites constructivos diferentes. Finalmente este trabajo marca el inicio del diseño del circuito receptor, el cual puede ser continuado en el proyecto de Banda 9.