Programación, calibración y medición del patrón de radiación de un receptor radio-astronómico digital de doble polarización implementado en una plataforma FPGA

Abstract

En los últimos años el poder de cómputo que presentan los arreglos de circuitos lógicos reprogramables (FPGA) ha aumentado considerablemente. Junto a ello han mejorado los conversores análogos digital (ADC), lo cual ha permitido expandir su uso en radioastornomía como espectrómetros, correlacionadores y separadores de banda lateral. La presente memoria busca demostrar nuevas aplicaciones de la tecnología mediante la implementación de un detector de polarización usando una FPGA y evaluar su viabilidad como receptor astronómico. Trabajos previos en el laboratorio de ondas milim\'etricas demostraron la síntesis de polarización digital con excitaciones inyectadas por guías de onda. El contenido de esta memoria presenta las mejoras realizadas a dicho polarizador digital, con el objetivo de permitir la calibración y mediciones en espacio libre. Se desarrollaron los dispositivos de hardware y firmware necesarios para medir patrones de radiación del sistema completo, es decir del receptor digital acoplado a una antena de bocina. Se resolvió el problema de integrar espectros complejos mediante el uso de una señal de referencia, y se desarrollaron los programas computacionales que automatizan la medida de patrón de radiación. Se implementó exitosamente un sistema capaz de medir simultáneamente la co-polarización y cros-polarización de un receptor radioastronómico, así como las rutinas necesarias para calibrar dicho receptor. Se demuestra que el proceso de calibración puede mejorar los niveles de cros-polarización del sistema completo en un factor 10 cuando se optimiza sobre un disco de 10 grados de diámetro angular en torno al eje óptico, y en un 20% cuando se optimiza en el ángulo sólido donde el patrón de radiación es mayor a -10dB. Se concluye que el proceso de calibración se debe realizar en el campo lejano y puede, además de mejorar los niveles de cros-polarización, corregir la posición del ángulo de polarización del sistema completo.