Implementation of a 300 GHz transmitter and a 2-channel coherent receiver system for near-field holography measurements on the fyst telescope

Abstract

Asegurar una alta eficiencia para el sistema de reflectores de un radiotelescopio es crucial para su funcionamiento. Por este motivo las pérdidas debidas a desviaciones del reflector respecto de su forma ideal deben ser cuantificadas. Para el telescopio Fred Young Submillimeter Telescope (FYST) esta medición requiere detectar desviaciones de 6 um en un área con diámetro de 6 metros, empujando las técnicas de metrología conocidas a nuevos niveles de desempeño. En este trabajo se expone el diseño, implementación y las primeras pruebas de un sistema de transmisión y recepción para señales de 300 GHz. Se comienza con el diseño a nivel de sistema considerando las características del telescopio. Además, se presenta el diseño e implementación de un sistema para caracterización de antenas a 300 GHz. En tercer lugar, el diseño y construcción de un transmisor de 300 GHz resistente a condiciones atmosféricas. En cuarto lugar, el diseño de electrónica auxiliar. Se finaliza con las primeras pruebas de integración del sistema completo, es decir Front-End junto con Back-End y la electrónica auxiliar. La conclusión de esta ultima medición es que el sistema tiene un tiempo de Allan de 300 segundos, que es adecuado en para su utilización en mediciones de radio holografía.

Ensuring a high efficiency in the reflector system of a radio telescope is crucial for its performance. For this reason, losses due to deviations of the reflectors from their ideal geometries must be quantified. In the case of the Fred Young Submillimeter Telescope (FYST) the measurement needs an accuracy of 6um over an area with a diameter of 6 meters, pushing the known metrology techniques to new levels of performance. This work presents the design, implementation and first tests for a transmission and reception system for signals at 300 GHz. It starts with the system-level design, which includes the telescope characteristics. Then, this thesis presents the design and implementation of a system for characterization of antennas at 300 GHz. Thirdly, the design and construction of a 300 GHz weather resistant transmitter is shown. In fourth place, the design of auxiliary electronics is exposed. Finally, the first integration tests of the entire system is shown, i.e. the Front End with the Back-End and the auxiliary electronics. The conclusion of the former is that the system has an Allan time of 300 seconds, which is adequate for its usage in radio holography measurements.