Diseño, implementación y pruebas de un sistema de oscilador local y su sistema de control

Abstract

En radioastronomía, disciplina en la que se estudian fenómenos y objetos celestes mediante la recepción de radiación electromagnética en la banda de ondas de radio, el oscilador local es un componente fundamental que se utiliza dentro del sistema de recepción del radiotelescopio. Las ondas de radio captadas pueden tener frecuencias muy altas, muchas de ellas encontrándose en el rango de microondas. Tales frecuencias no son adecuadas para el procesamiento directo, y por ende se requiere de una conversión hacia un rango más bajo. Es por este motivo que se requiere de un oscilador, el cual genera una señal a frecuencia estable, conocida y que es mezclada con la onda incidente. Este proceso, denominado conversión de frecuencia, entrega una señal de frecuencia menor y adecuada para el posterior procesamiento y análisis. El oscilador local forma parte del amplio conjunto de instrumentación que se puede encontrar dentro del sistema de recepción de un radiotelescopio. En complemento de otros componentes de radiofrecuencias, es posible la recepción y procesamiento de un amplio rango de señales de la banda de observación. Sobre lo mismo, es de particular interés el radiotelescopio denominado Telescopio de Ondas Milimétricas del Sur, Southern Millimeter Wave Telescope SMWT, por sus siglas en inglés, ubicado en Cerro Calán y que forma parte de la Universidad de Chile. La importancia yace en que se encuentra en marcha el plan de actualización de la instrumentación del radiotelescopio. Con esto, se logrará su operación en la banda de 67−116 GHz y, además, en lugar de utilizar nitrógeno líquido, se integrará un ciclo cerrado para la etapa de criogenia. En consecuencia, el presente trabajo de título se enmarca en el contexto de la actualización de la instrumentación del radiotelescopio SMWT, en específico de su oscilador local. Desde su puesta en marcha en 1982 hasta el día de hoy, su oscilador se ha visto modificado en función de los requerimientos y especificaciones de la investigación que debe ser llevada a cabo. Para este caso, se diseñó e implementó el nuevo oscilador local, en conjunto con su sistema de control, mediante el cual se puede medir la potencia de salida, sintonizar valores específicos de frecuencia, y mantener el monitoreo constante de los dispositivos. Se logró implementar el nuevo oscilador local en conjunto de su sistema de control, y con ello se comprobó su funcionamiento. Para esto, se diseñó una interfaz de línea de comandos que establece la comunicación con los componentes del oscilador, y permite sintonizar una frecuencia para el rango de 36 − 60 GHz. Además, se incorporó el sistema de medición de potencia, el cual entrega la potencia de salida del oscilador local, con una precisión de cuatro decimales. De esta forma, es posible obtener y guardar información sobre el estado de los componentes del oscilador en términos de voltaje, potencia, temperatura y frecuencia.