Ciencias del Geoespacio y Astronomía

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Incoherent scattering of electromagnetic waves by a plasma
(Harvard University, 1967) Woodman Pollitt, Ronald Francisco
This thesis is concerned with the theory of incoherent scattering by a plasma, i. e., with the statistical description of the electromagnetic waves scattered by the termal electron density fluctuations in a plasma which has been illuminated by anelectromagnetic wave of certain frequency. We have treated the problema starting from first principles, tacking a new approach and removing in the process some of the limitations inherent in other approaches taken so far for the solution of this problema. We have used this approach to solve, uo to the inclusión of some numerical results, the pending problema of the effect of ion-ion “Coulomb collisions” on the ion gyro-resonances predicted by existent collision less theories; this is an important aspect of the theory in connection with the application of incoherent scattering for the study of the ionosphere.
Palabras clave:Electromagnetic waves Incoherent scattering Plasma
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Examination of various techniques for measuring wind velocities using clear-air radars, with emphasis on vertical wind measurements
(University of Colorado, 1998) Chau Chong Shing, Jorge Luis; Balsley, Ben B.
In this work, I examine various techniques for measuring wind velocities using clear-air radars. Special emphasis has been given to the vertical wind measurements. All the observations were obtained in the lower atmosphere (below 20 km) using the Jicamarca 50 MHz radar system near Lima, Peru. I have concentrated my efforts on: (a) examining: different radar techniques for horizontal wind estimation, (b) improving the understanding of angle-of-arrival radar measurements, and (c) comparing a number of techniques for the measurement of the vertical wind velocities. I have measured horizontal wind velocities by a variety of both time- and frequency-domain spaced antenna (SA) techniques. Comparisons of these techniques for both zonal and meridional components have been carried out in a statistical sense. Two sets of data were analyzed under both "quiet" (low wind, low variability) and "active" (high wind, high variability) conditions. I have found that the simpler techniques that assume horizontally isotropic scattering compare well with the more complicated full correlation analysis techniques. Briefly, while all SA techniques give essentially the same horizontal wind direction, considerable discrepancies are apparent in the wind speed, particularly above 15 km. With regard to technique comparisons for vertical velocity, two types of measurement techniques using a concurrent data set are compared. Both Zenith (i.e., using a vertically-directed single beam) techniques and spaced antenna (SA) techniques are compared using a concurrent 5-day data set obtained with a special configuration of the Jicamarca 50 MHz radar antenna. Two separate Zenith techniques are implemented using different antenna beam-widths (a 0.85º and a 3º beam-width). Different SA approaches are also implemented using a: "quasi" Doppler beam swinging (DBS) approach and four "classical" SA approaches. "Classical" SA approaches make use of horizontal wind and AOA measurements to get 'corrected' vertical velocities. Statistical results are presented for both quiet and active conditions.
Palabras clave:Weather radar Wind Atmospheric dispersion
Restricted
An investigation of equatorial 150-km irregularities
(University of Illinois at Urbana-Champaign, 1999) Fawcett, Clinton Douglas; Kudeki, Erhan
We performed experiments using the 50-MHz Jicamarca radar to study the equatorial 3-m scale plasma irregularities which are responsible for the radar backscatter called 15-km echoes observed at upper E-region heights from approximately 140 to 170 km. These studies were motivated by the search for a generation mechanism and the potential for using backscatter from 150-km irregularities to make vertical drift estimates over long time periods for enhancing the databases used in space weather prediction tools. Based on our observations of a counter-electrojet event, we have determined that the zonal component of the electric field is not the main factor in the generation of these plasma irregularities. We observe no significant altitudinal shears in the zonal drifts, but we do observe intensity and Doppler velocity modulations that indicate the presence of gravity waves. Our power-map shift analyses indicate a predominantly meridioanal propagation direction for these waves. The brief interval during which we observe modulations in the vertical drift estimates indicates the presence of a purely zonally propagating wave. The wave parameters extracted from our observations allow us to estimate the zonal wind U for this short time. The differential between the computed U and the measured zonal drift is large enough to consider the associated 2.5-mv / m vertical electric field as a possible driver for the generation of the 150-km irregularities, themselves. Howewer, the absence of observed velocity perturbations at other times on the same day and the other two days means that we have not yet established a generation mechanism for all times. With regard to our aspect width measurements, we conclude that aspect widths of the 150-km echoes are smaller than those of those electrojet and larger than those of F-region irregularities. With regard to zonal interferometry, we conclude that scatterers observed using an east-west baseline appear diffuse and fill the beam.
Palabras clave:Plasma Radar Gravitational waves
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Propagación anómala de ondas métricas de la banda VHF para el caso Lima-Paracas
(Pontificia Universidad Católica del Perú, 2001) Condor Patilongo, Percy Jesus; Woodman Pollitt, Ronald Francisco
El presente trabajo da una explicación al fenomeno de Propagación Anómala, que se da en la costa peruana especificamente entre Lima y Paracas, y que hace posible captar señales de TV y radio sin necesidad de una retrotransmisora. Paracas esta a una distancia de 200 km de Lima, fuera del horizonte de alcance de las señales transmitidas por las antenas ubicadas en el Morro Solar, Lima. Esta propagacion anómala se debe en gran parte a la reflexion parcial y a la difracción que sufren las ondas métricas (banda VHF), cuando éstas inciden sobre una capa de inversión de temperatura con un ángulo rasante con respecto a la horizontal, es decir, un ángulo muy pequeño de unos 14.7 mrad. En esta capa hay un cambio brusco del índice de refracción n, que puede ser inclusve un salto brusco discontinuo, de unas 37 N unidades ó más.
Palabras clave:Tropósfera Ondas de radio Meteorología
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A study of radar aspect sensitivity in the lower atmosphere
(Cornell University, 2001) Chen, Charles
The goal of this thesis is related to atmospheric temperature measurements using in situ techniques in tandem with a direct numerical simulation to better understand the zenith angle dependence of VHF (30-300 MHz) radar backscatter from the atmosphere. We begin our study with a high-resolution balloon-borne in situ temperature measurement made over Wichita, KS, in 1995. Very steep vertical temperature gradients were found at the edges of vertical potential steps, regions of near zero vertical potential temperature gradient. We use wavelet analysis to isolate the organized components of the signal and, after subtraction from the original signal, the residual signal is found to have the characteristics of isotropic turbulence. This confirms our hypothesis that the measured temperature profile is a superposition of coherent structures and a background isotropic turbulence. From a radar perspective, we show that this wavelet analysis allows us to predict the radar backscatter as a function of zenith angle from a high- resolution one-dimensional temperature measurement. Unfortunately, radar measurements were not available at this point. We next explore the cause of aspect sensitivity directly via a multi-instrument investigation of the lower atmosphere over the Jicamarca Radio Observatory (JRO) near Lima, Peru. The joint analysis of radar backscatter and in situ measurements of the temperature structure shows that a combination of Fresnel scattering and turbulence is the most likely explanation for aspect sensitive echoes. Furthermore, the strong backscatter seems to originate from vertical potential temperature steps; such as those observed over Wichita, KS. Finally, we show that the measured potential temperature steps and the structures seen in a direct numerical simulation (DNS) of a Kelvin-Helmholtz instability (KHI) are remarkably similar. Not only do we find good agreement between the observation and the simulation; the similarity is also seen in the wavelet spectrum, which is the behavior of the wavelet coefficient as a function of scale size. We extend the results from experimental observations and numerical simulation by predicting the characteristic radar backscatter and show that it is consistent with observations.
Palabras clave:Radar Atmospheric temperature Atmosphere
Restricted
Equatorial F-region plasma density estimation with incoherent scatter radar using a transverse-mode differential-phase method
(University of Illinois at Urbana-Champaign, 2002) Feng, Zhaomei; Kudeki, Erhan
Esta tesis presenta un método de adquisición y análisis de datos novedoso para radar de dispersión incoherente Jicamarca para medir derivas de alta precisión y la densidad ionosférica simultáneamente en las alturas de la región F. Dado que las mediciones de deriva de alta precisión a favor de las señales de retorno de radar con los espectros de frecuencia estrecha posible, Jicamarca derivas observaciones se llevaron a cabo utilizando las ondas de radar transversal polarizadas lineales. la señal vuelve transversal de las vigas se recogen usando un par ortogonal de antenas polarizadas lineales, y la potencia media, así como la diferencia de fase de las salidas de antena están instalados en los modelos de datos adecuados, desarrollados sobre la base de la teoría de dispersión incoherente y la teoría de la magneto-iónico. El modelo de fase diferencial de crudo cuando Bo se caracteriza en términos de campos de las líneas rectas se aplica a los datos de enero de 2000. El modelo de fase diferencial más completa, que tiene en cuenta el ángulo desalineada entre los ejes dipolares de las matrices de Jicamarca ortogonales y noreste geomagnético y direcciones sureste, así como la anchura del haz de radar y la variación de los campos magnéticos, se aplica a la 01 2000 datos de 2002 y junio de datos. Presentamos y comparar los resultados obtenidos con la inversión de diferentes versiones de los modelos de datos y concluir que los detalles geométricos sólo tienen un impacto menor en la inversión. También nos encontramos con que funciona el método de fase diferencial mejor para el 15-min de datos integrada de enero de 2000 al 5-min integrado de junio de 2002, los datos ya que el primero tiene las mayores densidades de electrones, mayor SNR de las señales de retrodispersión, y datos de la fase más usables. Nuestros resultados de la inversión se comparan con los datos ionosonda, y que muestran un acuerdo razonable.
Palabras clave:Plasma Radar Ionosphere
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Comparison of rain estimates using TRMM, NEXRAD and rain gauges over Puerto Rico
(University of Puerto Rico, 2002) Briceño Murillo, Jorge Alberto; Ierkic, Mario
Se presente el ambiente computacional interactivo RAIN_PROC (Procesamiento de lluvias por sus siglas en inglés) para el análisis, comparación y visualización de datos de precipitación. Se emplearon técnicas de visualización para representar las observaciones del sistema NEXRAD, de medidores de lluvia y del satélite TRMM-PR. Se desarrollaron algoritmos para análisis estadísticos, estimación de la relación Z-R usando regresiones lineales, para operar, asimilar e integrar los datos. Se han procesado datos correspondientes al otoño y verano de 1998 y 1999, respectivamente, de NEXRAD y de medidores de lluvia usando RAIN_PROC. El análisis produjo relaciones Z-R que son clasificadas por regiones geográficas de Puerto Rico (Carter y Elsner, 1997). Este ambiente se implementó para correr en los sistemas operativos UNIX y Windows utilizando el paquete gráfico y numérico IDL, y el programa para análisis estadístico MINITAB.
Palabras clave:Rainfall Rain gauge Satellites
Restricted
Derivas ionosféricas em latitudes equatoriais: observaçoes e modelagem
(Instituto Nacional de Pesquisas Espaciais, 2004-02-12) Bertoni, Fernando; Rodrígues, Jonas
Este trabajo desarrolla una metodología alternativa para obtener la deriva de la ionosfera y la termosfera la velocidad del viento con el fin de estudiar el sistema (T-I) termosfera-ionosfera en las regiones de latitudes ecuatoriales y magnéticos bajos. Estos estudios pueden contribuir a las investigaciones del clima espacial. Nuestra motivación viene del hecho de que las mediciones de la deriva electromagnética por los radares de dispersión incoherente no se hacen en una base rutinaria, siendo restringido a los períodos de campaña. De la misma manera, las mediciones de velocidad del viento termosfera hechas por los interferómetros Fabry-Perot se limitan a los períodos no nublado nocturnos. Hemos utilizado, en este trabajo, los datos de observaciones hechas por un digisondas DGS-256 en la estación de San Luis (2,6 ° S; 44 ° O), Brasil, y por un digisondas DPS-4 y el radar de dispersión incoherente en Jicamarca estación (12 ° S; 77 ° O), Perú, así como simulaciones realizadas por el modo de cálculo l SUPIM. Como resultado de nuestros estudios, hemos desarrollado una metodología para: obtener las velocidades efectivas de desplazamiento vertical y vientos termosfera; hacer comparaciones entre curvas observadas y modeladas de hmF2 (la altura máxima densidad electrónica región F), foF2 (F región frecuencia crítica) y la densidad de isolíneas. En consecuencia, hemos sido capaces de observar el papel jugado por el desplazamiento vertical y por los vientos termosfera sobre la ionosfera en la región ecuatorial magnética. Durante todo el día, desplazamiento vertical es directamente responsable por el comportamiento de control hmF2 y tiene poca influencia en foF2, mientras que los vientos termosfera controlar directamente foF2 y tienen poca influencia en hmF2. Los resultados obtenidos en este trabajo muestran que podemos extender el uso de la metodología propuesta para estudiar un gran número de fenómenos relacionados con el sistema termosfera-ionosfera.
Palabras clave:Termodinámica Ionósfera Termósfera
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Diseño y construcción de un pre-amplificador de bajo ruido a 50MHz para los receptores del Radio Observatorio de Jicamarca
(Pontificia Universidad Católica del Perú, 2005) Villena Gonzales, Wilbert Jesús; Carrera Soria, Willy
El presente trabajo de tesis muestra el diseño y construcción de un pre-amplificador para la frecuencia de 50MHz, la cuales la frecuencia de trabajo del radar en el Radio observatorio de Jicamarca. La implementación de dicho circuito responde a la necesidad de superar los problemas presentados con dos tipos de pre-amplificadores usados actualmente. El primero (basado en un MOSFET), no puede soportar eventuales picos de voltaje elevado y posee una ganancia baja. El segundo, que usa como elementos activos a nuvistores ó tubos de bajo ruido, es tal vez el mas fiable ya que soporta los picos de voltaje, sin embargo, su figura de ruido es algo elevada por lo que se debe prescindir de dicho circuito en casos en los que la señal recibida sea muy pequeña. Por tanto, el diseño del presente trabajo debe tener la capacidad de soportar los picos de voltaje eventuales, tener una baja figura de ruido y poseer un buen nivel de ganancia (mayor a 24dB). Para lograr dicho cometido se usan los parámetros scattering, como herramienta fundamental en la obtención del modelo de los dispositivos activos elegidos, y la carta de Smith gracias a su facilidad de uso y cantidad de información que provee. Finalmente, se detallan los principales criterios a tener en cuenta en la construcción de cualquier amplificador de RF y la forma como éstos se aplican al presente diseño. Por lo tanto, el presente trabajo trata no solamente de mostrar el proceso de diseño de un amplificador específico sin o, también de mostrar estrategias de diseño que puedan servir de ayuda a cualquier persona que trabaje en el área de diseño electrónico en altas frecuencias.
Palabras clave:Amplificador Radiofrecuencias Radar
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Diseño y establecimiento de un enlace de radiocomunicaciones VHF punto a punto vía electrochorro ecuatorial
(Pontificia Universidad Católica del Perú, 2005) Chocos Núñez, Jorge Antonio; Sarango, Martín
El Electrochorro Ecuatorial o EEJ (por sus siglas en inglés: Equatorial ElectroJet) es un recurso natural que aún no ha podido ser utilizado como medio alternativo de comunicaciones por dispersión frontal, a pesar del gran potencial que ofrece para este fin. El presente trabajo forma parte de un esfuerzo del Radio Observatorio de Jicamarca (ROJ) – Instituto Geofísico del Perú (IGP), para desarrollar un sistema prototipo de comunicaciones que permita evaluar dicho potencial, así como determinar los parámetros del canal con miras a posibles aplicaciones en comunicaciones rurales. La tesis comprende los cálculos de ingeniería de un enlace inalámbrico preliminar en 50 MHz (VHF) entre Jicamarca y Paracas. Incluye también la realización de pruebas preliminares utilizando la infraestructura instalada de un sistema de radar bi–estático de propiedad del IGP. Además, en este trabajo se brindan algunos conceptos básicos relacionados al Electrochorro Ec uatorial y se describen algunos trabajos realizados con anterioridad. Los resultados de los experimentos realizados en el marco de esta tesis han sido satisfactorios y han permitido identificar las potencialidades y debilidades de este novedoso medio de comunicación. Las principales conclusiones del presente estudio son las siguientes: El enlace Jicamarca–Paracas fue establecido y probado con éxito durante dos campañas de comunicaciones. De los experimentos realizados se ha comprobado que un buen indicador de la intensidad del Electrochorro Ecuatorial es la diferencia entre las componentes horizontales registradas por dos magnetómetros ubicados dentro y fuera de la zona del EEJ, por ejemplo entre Jicamarca y Piura: HROJ-PIURA. Asimismo, durante las campañas de comunicaciones se ha observado que por lo general existe un buen nivel de concordancia entre este parámetro y la calidad de la voz de las comunicaciones recibidas. Las comunicaciones con amplitud modulada (AM) no son eficientes para realizar comunicaciones vía EEJ pues aprovecha sólo el 33% de la potencia total para transmitir la información. Por su parte, las comunicaciones con modulación AM-Banda Lateral Única (USB o LSB) presentan un temblor o “lloriqueo” permanente así como frecuentes desvanecimientos de señal después de ser demoduladas. Las comunicaciones en Frecuencia Modulada (FM) fueron en cambio más inteligibles, consiguiéndose índices de correlación de 0.9. Sin embargo, las comunicaciones en este modo también son distorsionadas por desvanecimientos rápidos o “cracks” de la señal de un orden aproximado de 20 a 100 Hz. Para unas mismas condiciones de intensidad del EEJ, las comunicaciones digitales en PSK-31 presentan mayor grado de inteligibilidad que las comunicaciones de voz. Las comunicaciones recibidas en condiciones de ContraElectrochorro Ecuatorial (CEEJ) se caracterizaron por ser de buena calidad, presentaron un Índice de Correlación superior a 0.6 mientras duró el fenómeno, alcanzando valores de 0.83. A pesar de intentar realizarse comunicados nocturnos vía el Electrochorro Ecuatorial, éstos no se pudieron recibir bajo las condiciones de diseño propuestos en este trabajo
Palabras clave:Electrochorro ecuatorial Sistemas de comunicación Transmisión de datos
Restricted
Aspect sensitivity studies of the small scale plasma irregularities in the equatorial electrojet
(Cornell University, 2005-03) Lu, Fei; Farley, Don
Mediciones mejoradas de la sensibilidad del aspecto de ecos del electrochorro ecuatorial se han realizado en el Radio Observatorio de Jicamarca (ROJ). Los resultados muestran que estos ecos a menudo se limitan a doce y veinticinco +/- grados de la perpendicular a la dirección del campo magnético. Durante los períodos débilmente impulsadas, los ángulos de aspecto de tipo II y tipo I resuena en menor grado, disminuyen monotónicamente al aumentar la altitud. Cuando el electrochorro es fuerte, sin embargo, los ángulos de aspecto de los dos tipos de eco permanecen casi constantes con la altitud e incluso amplían a altitudes donde existen señales fuertes de tipo I. A la misma altura, los ángulos de aspecto de ondas de alta frecuencia son más pequeñas que las de ondas de baja frecuencia, a veces menos de la mitad. Estos experimentos se llevaron a cabo en el ROJ con mucha mejora de la tecnología informática y de radar en comparación con 1985, los experimentos en que se realizó el primer estudio de sensibilidad aspecto. Además de la mejor resolución de la altitud y más alturas de la muestra, durante algunas de las nuevas observaciones, el electrochorro también se controló a través de un haz oblicuo y observaciones 150 km de eco añadido al mismo tiempo. Además, a diferencia del experimento 1985, nuestros experimentos fueron diseñados para tener en cuenta diversos errores (como la falta de alineación de línea de base) que puede llevar a una sobreestimación de los ángulos medidos aspecto. Los ángulos de aspecto de tipo I y tipo II ecos de nuestros experimentos son mucho más pequeñas que los experimentos de 1985 (menos de 0:25 +/-). Por primera vez, los ángulos de aspecto de gran altura (120-130) los ecos que aparecen alrededor de la puesta del sol, así como un 150 km de ecos se midieron utilizando la misma tecnología. Los ángulos de aspecto son alrededor de 0:09 +/- y 0:05 +/- respectivamente. Por lo tanto, cuanto mayor sea la altitud, el campo alineado del plasma es más irregular. Los resultados de nuestros experimentos proporcionan importante información sobre el mecanismo de la saturación con respecto al crecimiento de las irregularidades de plasma, es decir, es la consideración 3D realmente necesario. Esperamos que los resultados se pueden comparar con la teoría o simulaciones pronto.
Palabras clave:Plasma density Interferometry Equatorial electrojet
Open Access
Ionospheric electron density and Te/Ti estimation using incoherent scatter power data collected at ALTAIR
(University of Illinois at Urbana-Champaign, 2006) Milla, Marco; Kudeki, Erhan
The main concern of this thesis is the estimation of ionospheric parameters from incoherent scatter (IS) power data collected with the ALTAIR radar. The estimation is performed using a radar calibration and inversion technique based on a forward model of the scattered power. The model considers the physics of the ionosphere in terms of IS radar cross section (RCS) of the medium. The inversion procedure provides the estimates of plasma density and electron-ion temperature ratio (Te/Ti) of the probed ionosphere.
Palabras clave:Incoherent scattering Radar Ionosphere
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Automatización del encendido de los transmisores principales del Radio Observatorio de Jicamarca
(Universidad de Piura, 2006) Espinoza Guerra, Juan Carlos
El presente trabajo de tesis corresponde a la ejecución de la segunda etapa del proyecto de automatización de los transmisores principales del Radio Observatorio de Jicamarca. Esta segunda etapa implica la automatización y control de los procesos involucrados con el encendido de las etapas de potencia de los transmisores principales (etapa de salida PA y etapa previa Driver), como tarea adicional se requiere también el monitoreo de las corrientes de operación de ambas etapas. Para la ejecución de la mencionada segunda etapa se ha seguido con la misma lógica empleada en la primera etapa del proyecto, esto es utilizar el PLC y el sistema SCADA existentes para controlar y supervisar respectivamente los nuevos procesos a automatizar. Además de diseñar y construir una estación remota, que cuenta con un microcontrolador PIC, como elemento principal, la cual se encarga del control de la tensión de pantalla de ambas etapas del transmisor. Dicha estación remota junto con los módulos ADC, utilizados para el monitoreo de las corrientes, utilizan una red de comunicaciones RS485, protocolo Modbus para intercambiar información con el PLC. Al finalizar este proyecto de tesis se desarrolló un prototipo del nuevo sistema de control el cual se ha implementado en el transmisor Nº 3 del ROJ.
Palabras clave:Radio Observatorio de Jicamarca Radar Automatización
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Construcción de un sistema de receptores superheterodinos para un radar atmosférico VHF
(Pontificia Universidad Católica del Perú, 2006) Córdova Vivas, Darwin Neil; Sarango, Martín
El presente trabajo de tesis muestra el diseño y la construcción de un subsistema de recepción VHF (50MHz), el cual consta de cuatro receptores superheterodinos, del tipo homodino, y un oscilador local. Este subsistema va a ser utilizado en el radar JULIA (Jicamarca Unmanned Long-term studies of the Ionosphere and Atmosphere) del Radio Observatorio de Jicamarca ROJ para la adquisición de información de la atmósfera. El Radio Observatorio de Jicamarca fue inicialmente creado para adquirir datos de alturas ionosféricas, pero investigaciones de Woodman y Guillen demostraron que también servía para obtener información de alturas MST (Mesosphere, Stratosphere, and Troposphere); a esta nueva técnica de radar se le conoce como MST. Sin embargo, el uso del radar MST estaba limitado a las campañas de los días geofísicos (1000 horas promedio), debido al alto consumo de potencia eléctrica de sus transmisores grandes; además, para este tipo de experimentos no se requerían de los transmisores de alta potencia, ya que los fenómenos que ocurren a estas alturas generan fuertes retornos de señal. La consideración de los comentarios anteriores sugirió que un sistema de transmisores de baja potencia en el ROJ resultaría ser de gran utilidad. Como complemento a tales transmisores y al arreglo de antenas del observatorio, se podía considerar la adición de un grupo alternativo de receptores y de un sistema de análisis relativamente simple e independiente. De esta manera, no se requeriría de grandes transmisores, computadoras ni otros equipos de uso habitual de la estación. Además, este “mini-sistema” podría operar con la energía entregada por un generador diesel de medianas dimensiones. Para garantizar la calidad de los datos adquiridos, se tuvieron que cumplir ciertos requisitos en el subsistema de recepción, entre los cuales podemos mencionar: baja “figura del ruido (3 dB)”, alta selectividad, alta ganancia (mayor a 70 dB), y control de ancho de banda y atenuación. Los criterios de diseño de receptores VHF que se muestran a lo largo de este trabajo no sólo van a permitir el entendimiento del funcionamiento de los subsistemas de recepción en 50 MHz, sino también, en el diseño a mayor frecuencia.
Palabras clave:Radiofrecuencias Circuitos de radio Radar
Open Access
Turbulent kinetic energy dissipation rate and eddy diffusivity study in the tropical mesosphere using Jicamarca radar data
(Clemson University, 2006-05) Guo, Liyu; Lehmacher, Gerald A.
The MST radar at Jicamarca Radar Observatory JRO is a powerful radar that can detect atmospheric turbulence on the Bragg scale of 3 m in the daytime mesosphere 60-85 km Since 2002 the radar was operated for a few days each year in the mode that collecting 1 minute Doppler spectra in four beam directions and 150 m resolution The spectral widths along with GSWM MSIS and SABER temperatures have been used to compute the kinetic energy dissipation rate due to atmospheric turbulence Eddy diffusivities K have also been calculated A small contamination due to beam broadening beam width 0 7 degree has been removed For most days median kinetic energy dissipation values of 1-10 mW kg increase with height consistent with the results from other VHF radars The variability during each day is large Turbulent dissipation rates and eddy diffusivities for individual layers and the day-to-day variability are discussed in relationship with the observed wind shear and estimated Richardson number.
Palabras clave:Radar Kinetic energy Turbulence
Open Access
The equatorial electrojet radar observations and modeling
(Cornell University, 2006-08) Shume, Esayas Belay; Hysell, D.
This dissertation describes a theoretical, experimental, and modeling investigation of the equatorial electrojet. We review low latitude ionospheric current models, synthesizing developments from the early times until the present. We then show how to utilize equatorial electrojet irregularities to infer E region electron density and wind profiles from coherent scatter radar experiments. The procedure involves a numerical model of the equatorial ionosphere that relates the vector electric field and current density to the winds. We present electron densities inferred in the equatorial electrojet inferred using a new bistatic radar system installed between Paracas and Jicamarca, Peru. The radar system monitors density profiles using a coherent scatter radar technique that utilizes the Faraday rotation of the scattered signal. Radar measured density profiles are validated by comparing with other electron density measures. A three dimensional electrostatic potential model of the equatorial ionosphere in a magnetic dipole coordinate system is described. The model incorporates realistic ionospheric conductivities, electric fields, winds, and includes anamalous collision effects. The model utilizes bistatic radar measured densities, coherent scatter spectral measurements made at large zenith angles, and electric fields derived from 150 km echo drifts. The model is also constrained by magnetometer records. We next present a technique for extracting zonal winds in the equatorial electrojet from the Doppler shifts of type II radar echoes measured by a narrow beam, obliquely oriented antenna at the Jicamarca Radio Observatory. The wind profiles were retrieved by combining the 3-D model with theory and measurements of type II echo Doppler shifts. The amplitude and phasing of the calculated wind profiles are in general agreement with satellite and rocket-borne wind measurements. We have used height varying type I radar echoes and large-scale electrojet irregularities inferred from interferometric imaging to validate wind profiles estimates derived from type II echoes.
Palabras clave:Ionosphere Radar Electronic density
Restricted
Caracterización de meteoros, utilizando el radar VHF del Radio Observatorio de Jicamarca durante la presencia de ecos coherentes de electrochorro ecuatorial
(Universidad Nacional de Ingeniería, 2007) Galindo Palomino, Freddy Ronald; Chau Chong Shing, Jorge Luis
En el presente trabajo de tesis se ha desarrollado un conjunto de algoritmos que permiten realizar la caracterización de ecos de meteoros en presencia o ausencia de ecos de electrochorro ecuatorial y/o ecos no especulares de meteoros. Esta técnica desarrollada es agresiva para ubicar ecos de meteoros y determinar los principales parámetros que permiten caracterizarlos. La técnica basa su funcionamiento en un proceso de selección manual, otorgándole al operario la decisión final de definir entre un eco de meteoro y un eco que no es de meteoro, para posteriormente determinar cada uno de los parámetros del meteoro (e.g., velocidad radial, rango inicial). Adicionalmente al proceso de caracterización, se analizaron técnicas para la remoción de ecos del electrochorro ecuatorial. Cabe resaltar, que justamente una de estas técnicas ha permitido identificar automáticamente más del 90% de los meteoros caracterizados manualmente. Los resultados obtenidos, permiten sentar la base para un futuro algoritmo automático. La validación de esta nueva herramienta para el procesamiento de ecos de meteoros, se ha realizado comparando los parámetros obtenidos en el experimento realizado el día 19 de Noviembre del 2002 y procesado con una técnica antigua (proceso automático conservador), con los parámetros obtenidos en el experimento realizado los días 22 y 23 de Noviembre del 2005 y procesado con los algoritmos desarrollados en esta tesis (proceso manual). Los resultados obtenidos muestran un incremento en el número de meteoros observados, especialmente para tiempos donde el EEJ está presente. Se detectó un mayor número de meteoros de baja velocidad y se encontraron nuevas poblaciones de meteoros . La velocidad determinada de pulso a pulso mostró una diferencia menor a 2 km/s respecto a la velocidad obtenida del ajuste lineal del Rango vs. Tiempo. Adicionalmente, esta nueva técnica posibilita un análisis cuidadoso de cada meteoro. Todas estas características son ejemplos de la utilidad de esta nueva herramienta para el procesamiento de ecos de meteoros.
Palabras clave:Meteoros Radar Electrochorro ecuatorial
Restricted
Calibration of Jicamarca radar using F-region incoherent scatter for measurements of D-region backscatter RCS
(University of Illinois at Urbana-Champaign, 2007) Akgiray, Ahmed H.; Kudeki, Erhan
El propósito de esta tesis es describir las mediciones del radar calibrado de absoluta retrodispersión a traves de las secciones mesososféricas de los ecos del radar observados en el Radio Observatorio de Jicamarca en Perú. La calibración del sistema de radar se lleva a cabo mediante la simulación de la propagación de ondas de radio transmitidas y retrodispersados a través de la ionosfera y la comparación de los rendimientos simulados de alimentación a las mediciones. El modelo directo utilizado en el algoritmo de calibración se basa en la dispersión magnetoionica, incoherente (IS) y de las teorías de la antena.
Palabras clave:Ionosphere Incoherent Scattering Radar
Open Access
Incoherent and coherent scatter radar studies of the equatorial F region
(Cornell University, 2008) Rodrigues, Fabiano da Silveira; Hysell, David
Radio waves are weakly scattered by thermal fluctuations in the quasiequilibrium ionospheric plasma. Coherent scatter echoes, meanwhile, are caused by non-thermal electron density fluctuations generated by plasma instabilities and are much stronger than incoherent scatter (IS) echoes. The spectra of IS echoes provide information about parameters of the background plasma such as electron density, temperatures, and ion composition. On the other hand, coherent scatter echoes provide an indication of the turbulent state of the ionospheric plasma. This dissertation describes coherent and incoherent backscatter radar observations of the F region ionosphere in the magnetic equatorial region using the Jicamarca IS radar in Peru and the Sao Lu ˜ ´ıs coherent backscatter radar in Brazil. The possibility of an alternative IS radar technique for topside ionosphere observations was investigated, and traditional IS techniques were revisited in an attempt to improve electron density observations made at the Jicamarca Radio Observatory. Also, new measurements made with the radar in Brazil are presented which provide additional evidence of plasma waves predicted by a recently proposed theory. Overall, the results in this dissertation provide additional, more accurate information about the equatorial ionosphere in its equilibrium and turbulent states.
Palabras clave:Incoherent scattering Radar Scattered F
Open Access
Mejoramiento de las comunicaciones analógicas y digitales vía el electrochorro ecuatorial empleando diversidad
(Pontificia Universidad Católica del Perú, 2009) Yoza Mitsuishi, Nadia Patricia; Chávez Muñoz , David; Chau Chong-Shing, Jorge Luis
El Electrochorro Ecuatorial (EEJ por sus siglas en inglés) es una corriente horizontal de electrones que fluye a lo largo del ecuador magnético y está confinada a una delgada capa a 100 km de altura, en la ionósfera. Con este recurso, disponible en el Perú y otros pocos países, es posible realizar enlaces de radiocomunicaciones vía dispersión usando frecuencias de la banda VHF. Anteriormente se han realizado pruebas de transmisión de voz y datos a través del EEJ. A partir de ellas se concluyó que la modulación FM es la que ofrece una mayor inteligibilidad de las comunicaciones, pero éstas son distorsionadas por desvanecimientos. Éstos son producidos de manera aleatoria, por lo que pueden ser contrarrestados mediante el empleo de técnicas de diversidad. El presente trabajo tiene como objetivo estudiar las características del canal de comunicaciones EEJ y mejorar la calidad de la voz y datos transmitidos a través de éste. Para ello se analizan las comunicaciones en función a la variación de ciertos parámetros del EEJ y el efecto de la aplicación de la técnica de diversidad en la calidad de la voz y los datos recibidos. Los resultados de este trabajo se dividen en dos partes. En la primera de ellas se ha desarrollado un programa que simula la transmisión de voz y datos a través del EEJ. Dicho simulador permite estudiar la calidad de las comunicaciones para distintos parámetros del sistema y del canal EEJ. Asimismo, se ha simulado el uso de diversidad sin necesidad de implementar físicamente el enlace. En la segunda parte se han realizado pruebas de campo en el enlace Jicamarca-Paracas con el objetivo de validar los resultados del simulador. En estas pruebas se transmitió voz y datos empleando diversidad a fin de comprobar la mejora de la calidad de la señal recibida respecto al caso de transmisión sin diversidad.
Palabras clave:Electrochorro ecuatorial Sistema de comunicación Telecomunicación