Ciencias del Geoespacio y Astronomía

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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
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
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
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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
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
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Caracterización de la capa límite atmosférica en el Valle del Mantaro empleando radiosondas y sensores remotos
(Universidad Nacional José Faustino Sánchez Carrión, 2021) Prado Fasanando, Josep Josué; Mendoza Nieto, Eroncio
Esta investigación tiene como objetivo principal realizar una caracterización de la Capa Límite Atmosférica (CLA) desarrollando un algoritmo que permita estimar la altura de la CLA usando un Radar Perfilador de Vientos y Capa Límite (BLTR) estudiando una zona con una topografía compleja como lo es el valle del Mantaro, (Perú). Métodos: El algoritmo desarrollado usa los datos del radar BLTR como nivel de turbulencia y la relación señal – ruido o SNR (proporción existente entre la potencia de la señal que se transmite y la potencia del ruido que la corrompe). Se comparó y validó las estimaciones obtenidas por el radar con datos obtenidos de la campaña de mediciones llevada a cabo por el IGP en el observatorio de Huancayo donde se empleó un ceilómetro, un Radar Perfilador de Vientos y Capa Límite y dos campañas de radiosondeos. Posteriormente se llevó a cabo un análisis del ciclo diurno y nocturno de la evolución de la altura de la CLA y su climatología comprendiendo las fechas desde diciembre del 2015 hasta abril del 2019. Resultados: Las estimaciones realizadas por el radar guardan buena correlación con las realizadas por el ceilómetro obteniendo un coeficiente de correlación de 0.59 y 0.71 con las radiosondas, posteriormente se puede apreciar que en los meses de enero – abril la altura de la CLA es más baja que en los meses siguientes.
Palabras clave:Capa Límite Retrodispersión Ceilómetro
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
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Characterization of the convective boundary layer through a combination of large-eddy simulations and a radar simulator
(University of Oklahoma, 2011) Scipión, Danny; Palmer, Robert; Chilson, Phillip
The boundary layer (BL) is the lowest part of the atmosphere where the flow field is directly influenced by interactions among air, heat, and the Earths surface. The structure of flow in the BL is dynamic due to the fact that the atmospheric flow is turbulent. Turbulence in the daytime convective boundary layer (CBL) is primarily caused by buoyancy forced from the heated underlying surface. Wind profilers are one of the many instruments used to study and characterize the atmosphere. In addition to in-situ observations, numerical large-eddy simulations (LES) have been probed to adequately reproduce the CBL under different conditions. The focus of this work is to bring the advantages of LES techniques to assist in the interpretation of data from wind profilers. The present study focuses on an example of flow structure of the CBL as observed in the U.S. Southern Great Plains Atmospheric Radiation Measurement Climate Research Facility in Lamont, Oklahoma on June 8, 2007. The considered CBL flow has been reproduced using LES, sampled with a LES-based virtual boundary layer radar (BLR), and probed with an actual operational wind profiler. The LES-generated CBL flow data are then ingested by the virtual BLR and treated as a proxy for prevailing atmospheric conditions. The virtual BLR has been used to simulate radar signals obtained from wind profilers through the synthesis of Doppler beam swinging (DBS) and spaced antenna (SA) techniques and to retrieve the three-dimensional wind fields. Comparisons of the estimates of the structure parameter of refractive index [special characters omitted], wind fields, vertical velocity variance, and vertical velocity skewness have been presented for the LES, virtual BLR, and actual radar. It has been observed that during the presence of strong horizontal shear of vertical velocity, the estimates of the horizontal wind fields are biased. This study will quantify the effect of this shear for both wind estimation techniques under different conditions. Additionally, it has been noticed that this shear also biases the estimates of turbulence kinetic energy (TKE) calculated from the variances of the wind fields. Finally, the TKE (eddy) dissipation rate ε can be obtained from radar estimates of Doppler spectral width. Values of ε are obtained from the different oblique and vertical beams and contrasted with the LES estimates obtained through a parameterized expression that relates the dissipation rate to sub-grid TKE and turbulence length scale.
Palabras clave:Radar Incoherent scattering Wind
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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
Open Access
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
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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Detección y caracterización de planetas extrasolares desde el Perú
(Universidad Nacional de Ingeniería, 2019) Ricra Mayorca, Jose Luis; Pereyra, Antonio
Se presentan observaciones en la banda Rc de los tránsitos de los exoplanetas WASP-80 b, COROT-2 b y WASP-46 b obtenidos con el telescopio de 0.5m del Observatorio Astronómico de la Universidad Nacional de Ingeniería (OAUNI). Se aplicaron diversas técnicas para optimizar el proceso de fotometría y así obtener la curva de luz con la menor dispersión posible para cada exoplaneta. El modelamiento de los tránsitos se realizó empleando los códigos JKTEBOP y TAP. En el caso de los exoplanetas WASP-80 b y WASP-46 b se pudieron determinar sus radios, semiejes mayores, periodos orbitales, tiempos centrales de transito e inclinación de los planos orbitales respectivos. En el caso de COROT-2 b, la intensa actividad de la estrella y la presencia de una compañera visual diﬁcultaron el cálculo de sus parámetros físicos y orbitales; a pesar de eso, los tiempos centrales de transito calculados en esta tesis junto con los obtenidos en estudios anteriores, permitieron mejorar la precisión del periodo orbital de este exoplaneta. En todos los casos, los parámetros obtenidos se encuentran acordes entre sí y con la literatura, estando a menos de 2σ de los valores obtenidos por otros autores.
Palabras clave:Exoplanetas Planetas extrasolares Tránsito de exoplanetas
Restricted
Determining meteoroid properties using head echo observations from the Jicamarca radio observatory
(Boston University, 2012) Fucetola, Elizabeth N.; Oppenheim, Meers
Over 100 tons of material enters the Earth’s atmosphere every day, mostly in the form of meteoroids less than a millimeter across. As a meteoroid enters the atmosphere, it ablates and forms a plasma. Radars can detect this plasma, which travels at approximately the same speed as the meteoroid, as a head echo. Such observations can determine the speed and trajectory of a meteoroid with high accuracy. A better characterization of these small particles will contribute to our understanding of the Earth’s atmosphere, the solar system, and the local interstellar medium. Meteoroids provide a source of heavy metals at high altitudes that impact atmospheric chemistry and physics. Greater knowledge of the composition and masses of meteoroids will help astronomers understand the material within the solar system and the local interstellar medium. This dissertation focuses on meteoroid head echo observations using the 50 MHz radar at the Jicamarca Radio Observatory. These provide high resolution observations in both range and time. We use this data to evaluate methods of determining meteoroid properties and introduce a technique to determine meteoroid mass which involves fitting range and velocity measurements to an ablation model. This technique is compared with some established mass estimation methods, including scattering mass theory. We find the overall mass distribution for observed meteoroids as well as the spatial distribution of these particles. The peak of our mass distribution, at approximately 10-11 kg, is significantly lower than what is found using specular meteor radars. We illustrate how the spatial distribution varies with meteoroid mass, and how different meteoroid sources appear when different mass ranges are examined. For the smallest meteoroids, only the Apex sources are detected, while all six of the dominant meteor sources are observed with comparable intensity when examining meteors with a mass larger than 10-9 kg. We also directly compare meteor data taken with the 50 MHz radar to observations using a specular meteor radar in a novel experiment using both instruments simultaneously.
Palabras clave:Meteoroids Echoes Radar
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Diseño de módulos de generación, conversión de frecuencia, amplificación y sincronización para un radar perfilador de vientos que opera a 445 mhz
(Pontificia Universidad Católica del Perú, 2015-12) Castillo, Cristiam; Scipión, Danny
El Radio Observatorio de Jicamarca (ROJ) es un centro de investigación ubicado a 25 km. Al este de la ciudad de Lima. Durante más de 54 años ha proporcionado información cientíﬁca en base a radar y ondas de radio que han sido relevantes para el desarrollo de la física ionosféricos, física del plasma y dinámica atmosférica. El ROJ busca constantemente expandir sus capacidades técnicas y cientíﬁca. En esas circunstancias el ROJ busca implementar un radar perﬁlador de vientos que opera a 445 MHz con el ﬁn de proporcionar a la comunidad cientíﬁca un instrumento de investigación troposférica. Este radar entregaría información valiosa sobre velocidad de vientos y sobre precipitaciones que podrían atenuar el impacto de los fenómenos atmosféricos en la población peruana. Para lograrlo, el ROJ plantea aprovechar al máximo los conocimientos y tecnologías adquiridos en radares y de esa forma generar localmente la tecnología y recursos humanos para el desarrollo de este proyecto. En base a esa necesidad, la presente tesis desarrolla el análisis y diseño de los módulos generación de señal, conversión de frecuencia, ampliﬁcación y ﬁltrado y reloj para un radar que opera 445 MHz y que permita aprovechar los equipos, conocimientos y tecnologías actuales del ROJ.
Palabras clave:Radar Viento Tropósfera
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Diseño del sistema de automatización y supervisión para el encendido del transmisor del radar SOUSY en el Radio Observatorio de Jicamarca
(Pontificia Universidad Católica del Perú, 2015-07) Florentino, André; Scipión, Danny; Milla, Marco
El presente documento de tesis describe el proceso seguido para el diseño del sistema de automatización y supervisión para el encendido del transmisor del radar SOUSY (ubicado en el Radio Observatorio de Jicamarca) usando tecnologías de control estándares actuales. Para llevar a cabo el diseño, primero se estudio el procedimiento de encendido original. El análisis de los circuitos que controlan el encendido del transmisor permitido identificar cuáles y cuántas eran las señales de control existentes, y además conocer su interrelación para realizar el control. Posteriormente, se pasó a seleccionar un dispositivo de control adecuado a las necesidades propias del sistema y teniendo en cuenta que era necesario un medio de visualización que permitirá, además, la rápida identificación de errores en el proceso de encendido del transmisor. Luego de escoger el dispositivo de control y el medio de supervisión, se procedió al diseño el sistema de encendido en base a la secuencia original, la cual era controlada por dispositivos electromecánicos y temporizadores. Asimismo, la visualización fue elaborada con la colaboración de los usuarios finales, de tal manera que esté de acuerdo a sus requerimientos y necesidades de uso. Finalmente, las simulaciones del encendido y visualización fueron realizadas en el entorno llamado CoDeSys, el cual fue usado para la implementación del sistema. El sistema fue evaluado simulando ciertas situaciones de funcionamiento (sugeridas por el personal de operación del radar) con el fin de probar su compatibilidad. Con esto se determinó que, tanto el sistema de encendido, Así como el de visualización respondan adecuadamente ante las situaciones críticas, y que el sistema se encuentra apto para ser probado en el transmisor, siempre y cuando se haya establecido un protocolo de seguridad para las pruebas.
Palabras clave:SOUSY Radar Automatización
Open Access
Diseño e implementación de un generador de señales de radiofrecuencia basado en FPGA SoC para la operación de un transmisor de radar ionosonda en el Radio Observatorio de Jicamarca
(Universidad Nacional del Callao, 2024) Estalla Quinteros, Brayan Lui; Vallejos Laos, Jaime Alberto; Milla, Marco
El presente trabajo de tesis tiene como objetivo principal el diseño e implementación de un generador de señales de radiofrecuencia para transmisor de radar ionosonda que está basado en el SDR Red Pitaya Signal Lab 250-12 que comprende de un FPGA SoC Zynq 7020 y puede transmitir señales moduladas con un barrido de frecuencias desde 1 MHz hasta 25 MHz. Para el diseño se utiliza el entorno de desarrollo Vivado de Xilinx-AMD. La síntesis del hardware se basa en el lenguaje VHDL y el estilo de descripción comportamental para los módulos controlador SPI, mapa de registros, oscilador controlado numéricamente (NCO), modulador BPSK y OOK, multiplexor y un módulo de sincronismo con entrada de clock de referencia de GPS de 10Mhz y trigger para el inicio de envío de las señales. Luego se agrega el Ip Core Clocking Wizard que nos permite elevar la frecuencia interna de clock del FPGA a 250 MHz. Los módulos mencionados e Ip Cores se integran utilizando el estilo de descripción estructural con la herramienta Create Design Block en el software Vivado. Finalmente se realizaron simulaciones con banco de pruebas (test bench), pruebas de funcionamiento en el laboratorio de IDI y en la estación del radar ionosonda “Vertical Incidence Pulsed Ionospheric Radar” (VIPIR).
Palabras clave:Ionosonda Red Pitaya SDR
Open Access
Diseño e implementación de un sistema electro-mecánico de apunte automático de radar de apertura sintética para modos stripmap, spotlight y scan
(Universidad Nacional Federico Villarreal, 2019) Ortecho Huamanchumo, Camilo Daniel; Rodríguez Figueroa, José Julio; Milla, Marco
La presenta tesis describe el diseño de un sistema electro-mecánico de apunte automático de radar de apertura sintética multifuncional en el Radio Observatorio de Jicamarca. El proyecto fue dividido en 3 etapas: diseño de la antena, diseño de la estructura mecánica de radar de apertura sintética y el diseño del sistema de control. Para corroborar que la antena estuviera bien diseñada, se simuló en un software CAD/FEM (Computer-Aided Design/Finite Element Method) y se obtuvo sus valores de ganancia y VSWR (Voltage Standing wave ratio - coeficiente de reflexión). Para la estructura mecánica, se realizó el análisis de esfuerzos a piezas críticas del sistema y se obtuvo el esfuerzo de Von Mises, la deformación y el factor de seguridad adecuado. Finalmente, para el sistema de control, se simuló la planta en Matlab y se obtuvo los parámetros Kp y Ti adecuados para el sistema. En conclusión, el diseño de un radar de apertura sintética es de vital importancia ya que este tiene gran utilidad por su capacidad de medición a larga distancia y en cualquier condición climática, además de su operación multifuncional.
Palabras clave:Radar Apertura sintética Deformación
Open Access
Diseño e implementación de una estación de recarga autónoma para un vehículo aéreo no tripulado para el monitoreo de volcanes
(Universidad Nacional del Callao, 2017-02) Morales, Alessandro; Cruz Ramírez, Armando; Scipión, Danny
Se enviará un vehículo aéreo no tripulado al cráter del volcán Ubinas (5672 m.s.n.m.) para estudiar y caracterizar la actividad volcánica, mediante la captura de fotos y videos a través de una cámara óptica y una cámara térmica. Este vehículo sólo proporciona una autonomía de vuelo de máximo 20 minutos, principalmente debido al alto consumo energético que se genera por la baja densidad de aire que se encuentra a esta altura. Ya que este tiempo no es el suficiente para completar la ruta de vuelo deseada; se plantea el diseño y la implementación de un sistema de recarga de energía para garantizar que el vehículo aéreo no tripulado complete la misión de monitorear el volcán. Dados los riesgos que implica el desarrollo de labores cerca del volcán por parte de personal técnico y científico, se diseña el sistema para que opere con la menor intervención humana posible. Además, se analiza la trayectoria de vuelo para determinar el consumo de energía del dron y la ubicación del sistema de recarga. Finalmente, se detalla el diseño e implementación del sistema y se describen las recomendaciones para su operación.
Palabras clave:Sistema de recarga UAV Autonomía de vuelo
Open Access
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
Open Access
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