Compendio de trabajos de investigación realizado por estudiantes durante el año 2010

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3 ISSN: X Compendio trabajos investigación realizado por estudiantes durante año 21 Volumen 12 Dirección Asuntos Académicos Instituto Geofísico l Perú Lima, Perú 211

4 Título: Compendio trabajo investigación realizados por estudiantes durante año 21 Título clave abreviado: Compend. trab. investig. realiz. estud. durante año 21 Volumen: 12 Autor: Dirección Asuntos Académicos, Editora: Yamina Silva ISSN: X Hecho en pósito legal en la Biblioteca Nacional l Perú N Copyright 211 Instituto Geofísico l Perú. Dirección Asuntos Académicos Correo ectrónico: daa@igp.gob.pe Calle Badajoz N Urbanización Mayorazgo, IV Etapa Lima 3, Perú Téfono: (1) Tiraje: 2 ejemplares Fecha impresión: noviembre 211 Impreso en Perú Impreso en: Color Exacto SRL Dirección: República Portugal N 338-Breña-Lima Téfono: Correo ectrónico: colorexactosrl@yahoo.com La información estadística, los mapas y figuras en esta publicación son referenciales, no tienen valor oficial y son completa responsabilidad los autores. El contenido l documento pue ser reproducido total o parcialmente mencionando la fuente: Dirección Asuntos Académicos,

5 Ministerio l Ambiente Dr. Manu Pulgar Vidal INSTITUTO GEOFÍSICO DEL PERÚ Dr. Ronald Woodman Pollitt, Presinte Ejecutivo Dr. Jorge Chau, Director Técnico Dra. Yamina Silva, Directora Asuntos Académicos Investigadores responsables los trabajos publicados: Sismología: Dr. Hernando Tavera Vulcanología: Dr. Orlando Macedo Geosia Espacial y Pigro Geofísico: Dr. Edmundo Norabuena Mag. Juan Carlos Gómez Variabilidad y Cambio Climático: Dr. Ken Takahashi Dra. Yamina Silva Mag. Grace Trasmonte Mag. Alejandra Martínez Astronomía: Dr. José Ishitsuka Electrónica e Instrumentación, Radio Observatorio Jicamarca: MSc. Guillermo Tejada Ing. José Alcántara

6 Agracimientos A la Lic. María Villaver por su apoyo en la aboración una plantilla en MS Word, que facilitó a los tesistas la aboración los artículos.

7 Estudio las explosiones solares utilizando la base datos obtenida con radio polarimetro Huancayo a 9,4 Ghz Índice Agracimiento... 6 Presentación Estudio las explosiones solares utilizando la base datos obtenida con radio polarímetro Huancayo a 9,4GHz Study of the solar explosions using the data base obtained with the Huancayo radio polarimeter at 9.4Ghz María Victoria Gutiérrez Escate Sistema recepción digital la señal un radar controlado por CPLDS Digital reception system of the radar signal controlled by CPLDS Rita Jakyn Abad Lima Caracterización tormentas severas en valle l Mantaro mediante sensoramiento remoto Characterization of heavy storms in the Mantaro valley using remote sensing Steven Paul Chávez Jara Evaluación y sarrollo metodologías para pronóstico estacional anomalías la temperatura en mar peruano asociadas al Fenómeno El Niño y otros Evaluation and vopment of methodologies for forecasting the seasonal temperature anomalies of Peruvian sea associated with El Niño and others Jorge Antonio Reupo Vélez Teconexiones atmosféricas asociadas a diferentes tipos El Niño Atmospheric teconnections associated with different types of El Niño César Arturo Sánchez Peña

8 Compendio trabajos investigación realizados por estudiantes durante año Implementación la morfología l suo la cuenca l río Mantaro al molo MM5 en alta resolución Implementation of soil morphology of the Mantaro river basin in the MM5 with high resolution Dalma Merces Mamani Gonzales Molación los procesos físicos asociados a lluvias intensas en la costa norte durante El Niño Moling of physical processes associated with heavy rains in the north coast during El Niño Jeffers Palacios Espinoza Detección señales sísmicas usando la transformada Wavet Seismic Signal tection using Wavet Transform José Carlos Tacza Anaya Inferencias sobre la superficie contacto entre las placas Nazca y Sudamericana: Perú Inferences on the surface of contact between Nazca and south American Plates: Peru Patricia Guardia Análisis y localización probables áreas ruptura por sismos en bor occintal Perú: distribución valores b Analysis and location of liky areas of rupture by earthquakes in western Peru: distribution of b-values Cristóbal Condori Quispe Análisis y clasificación la sismicidad asociada a la erupción l volcán Ubinas Analysis and classification of the seismicity associated to the Ubinas volcano eruption Juan Luis Anca Cabrera Estudio priminar la terminación umbrales precipitación como tonantes slizamientos y flujos torrenciales Priminary study of the termination of rainfall thresholds that trigger landslis and torrential flows Marco Andrés Moreno Tapia

9 Compendio trabajos investigación realizados por estudiantes durante año Primer análisis vulnerabilidad física los principales centros poblados l área l Proyecto MAREMEX-Mantaro, Región Junín First physical vulnerability analysis of the principal town centers of the project MAREMEX-Mantaro, Junin Region Luis Alberto Céspes Reyes Caracterización l efecto l incremento las precipitaciones pluviales sobre la presencia Yersinia ruckeri en una piscigranja l valle l Mantaro Characterization of the effect of increased rainfall on the prevalence of Yersinia ruckeri in a fish farm in the Mantaro Valley Jahir Anicama Díaz Pigro bajas temperaturas y su impacto en la salud infantil en la subcuenca l río Achamayo Low air temperatures and its impacts on children s health in the Achamayo river sub-basin Lidia Enciso Condorcuya

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11 Estudio las explosiones solares utilizando la base datos obtenida con radio polarimetro Huancayo a 9,4 Ghz presentación La tarea fundamental l Instituto Geofísico l Perú () es hacer ciencia. Su área estudio se circunscribe a los fenómenos y procesos naturales que terminan las características l espacio en que vivimos: planeta Tierra, su atmósfera y espacio exterior que la roa. Para la realización sus investigaciones, cuenta con un staff investigadores y profesionales alto niv, los cuales tienen la misión formar nuevos científicos en campo la Geofísica. Para lo, s hace ya varias décadas, nuestra institución cuenta con un programa capacitación mediante cual muchos jóvenes, hoy profesionales y científicos, iniciaron su carrera. Ellos sarrollaron sus prácticas preprofesionales y posteriormente su tesis para obtener título profesional, asesorados por nuestros investigadores. En tal sentido, una tarea inudible para los jóvenes que participan en programa capacitación es plasmar los resultados sus investigaciones en un documento que sea utilidad para otros estudiantes, profesionales, autoridas y público en general. Escribir un artículo científico no es tarea sencilla, por este motivo, los investigadores experimentados l apoyan a los más jóvenes. De esta manera, se crea en los hábito por la investigación y la publicación sus resultados. Este año se publica volumen número 12 l Compendio estudiantes, que contiene 15 artículos escritos por tesistas l. Entre los, se encuentra un artículo sobre astronomía; uno sobre sarrollo software; cinco sobre temas meteorología, clima y fenómeno El Niño; tres sobre sismología; uno sobre vulcanología; y uno que vincula clima con la geología. Asimismo, hay tres trabajos que vinculan análisis la vulnerabilidad física, social y económica a las variaciones climáticas. Cabe mencionar que Compendio estudiantes se origina en 1999, por iniciativa l Dr. Hernando Tavera. Des ese año muchos jóvenes que han sarrollado tesis y prácticas en, han publicado sus trabajos en los diversos volúmenes esta revista. Esperamos que nuestros tesistas hoy continúen investigando, siguiendo así legado l, que consiste en sarrollar ciencia en beneficio la sociedad. De esta manera, ayudaremos a reducir los daños que puedan producirse por los fenómenos geofísicos y a la vez podremos aprovechar las potencialidas nuestro vasto territorio en favor los ciudadanos l Perú. Yamina Silva Vidal Editora 11

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13 Estudio las explosiones solares utilizando la base datos obtenida con radio polarimetro Huancayo a 9,4 Ghz Estudio las explosiones solares utilizando la base datos obtenida con radio polarimetro DE HUANCAYO a 9,4 ghz STUDY OF THE SOLAR EXPLOSIONS USING THE DATA BASE OBTAINED WITH THE HUANCAYO RADIO POLARIMETER AT 9.4 GHz María Victoria Gutiérrez Escate Universidad Nacional San Luis Gonzaga Ica Facultad Ciencias airamavi@gmail.com Asesor: Ph.D. José K. Ishitsuka Iba Área Astronomía - Observatorio Ancón Resumen En este trabajo se hace un análisis las explosiones solares en radio con la finalidad terminar los fenómenos previos a las fulguraciones, explosión inicial y sarrollo l evento spués la fase previa al gran estallido. El análisis se realiza a partir los datos registrados en Observatorio John A. Fleming Huancayo Perú para periodo Los años seccionados corresponn al máximo l ciclo solar 2, se comparan los datos l Observatorio Huancayo con los datos l Observatorio Toyokawa (obtenido la NOAA -National Oceanic and Atmospheric Administration), a la frecuencia 9,4 GHz para mismo periodo. Se llegó a analizar explosiones ocho fechas por su flujo total, polarización, clasificación y tiempo duración. Palabras clave: Explosión Solar, Flujo, Polarización, Emisión Solar, Radio Polarímetro. Abstract This paper provis an analysis of solar radio bursts in orr to termine the events before the flares, the initial explosion and the vopment of the event after the stage before the big burst. The analysis is based on data record at the Observatory John A. Fleming in Huancayo - Peru for the period , these sected years correspond to the 2s solar cycle maximum. The data from the Huancayo Observatory was compared with Toyokawa Observatory data (obtained from the NOAA-National Oceanic and Atmospheric Administration), for the 9.4 GHz frequency for the same period. Eight explosion s total flux, polarization, classification and duration were analyzed. Keywords: Solar Flare, Flux, Polarization, Solar Emission, Radio Polarimeter. Gutiérrez, M. y J. Ishitsuka, 211. Estudio las explosiones solares utilizando la base datos obtenida con radio polarímetro Huancayo a 9,4 GHz. Compendio trabajos investigación realizado por estudiantes durante año 21. DAA,. 13

14 Compendio trabajos investigación realizados por estudiantes durante año Introducción A causa los movimientos aleatorios los ectrones, todos los cuerpos emiten radiación térmica o calor, característica su temperatura. Se han utilizado mediciones cuidadosas, en todo espectro la intensidad emisiones para calcular la temperatura los cuerpos alejados nuestro sistema solar y aún se sigue explorando con propósito scribir físicamente los fenómenos que puedan influir en la Tierra. Sin embargo, las mediciones en radioastronomía se ocupan también la frecuencia las emisiones no térmicas mucho más intensas, originadas por partículas cargadas, como los ectrones y los positrones que se mueven a través los campos magnéticos galácticos e intergalácticos. La atmósfera solar es estudiada a diferentes longitus onda: métricas (3MHz, λ=1m a 1 MHz, λ=3m), centimétricas (3 GHz, λ=1 cm a 3 GHz, λ=1 cm), cimétricas (3 GHz, λ=1 cm a 3 MHz, λ=1 m) y milimétricas (f 3 GHz). La tecnología ectrónica empleada en monitoreo l Sol varia también acuerdo a la longitud onda con que se observa ya que las dimensiones serían diferentes y corresponrían a las diferentes alturas la atmósfera solar DEFINICIONES BÁSICAS Radio polarímetro Dispositivo que mi la intensidad radiación y grado polarización a 9,4 GHz, en la banda centimétrica. Con las siguientes características: Características l Radio Polarímetro Frecuencia: 94 MHz Polarización: Circular recha e izquierda Receptor l sistema: Superheterodino Dicke Frecuencia Intermedia: 3 MHz Ancho Banda: 1 MHz Receptor Factor Ruido: Menos 1 Db Integrador constante tiempo:,5 o 1, s Frecuencia polarización conmutación: 8 Hz Frecuencia conmutación Dicke: 22 Hz Diámetro la antena Parabólica: 91,4 cm Montura: Ecuatorial. La estructura los componentes l equipo esta tallado en la Figura 2. La emisión radio en una explosión proviene la cantidad extra partículas energéticas producidas por una explosión, pues es un indicador sobre proceso evolutivo en tiempo la atmósfera solar, esta fulguración sue ocurrir en una región activa don fue almacenada energía y se establecieron condiciones que propician un fenómeno inestabilidad plasma. Al estudiar las explosiones solares en la banda centimétrica se consira que éstas se originan en la baja corona o en la corona transición cromosfera. En términos tiempo, los eventos centimétricos se originan antes que los eventos métricos y cimétricos estando más próximos a don se originó la explosión principal (Kaufmann, 1975). Por lo es oportuno realizar un estudio tallado los datos l radio polarímetro a 9,4 GHz l Observatorio John A. Fleming Huancayo l Instituto Geofísico l Perú () (Figura 1), con la finalidad investigar sobre los orígenes térmicos y no térmicos la radio emisión y también las características polarización los eventos centimétricos, ya que se cuentan con datos s 1966 a 1984 correspondientes a los ciclos solares 2 y DESARROLLO Figura 1. Radio polarímetro a 9,4 GHz l Observatorio John A. Fleming Huancayo, Explosión solar Es la violenta liberación energía en la atmósfera solar bido a la inestabilidad l plasma asociada a los campos magnéticos Antes mostrar análisis una explosión solar, se scribirán las características básicas l equipo, así como también algunas finiciones racionadas al tema. 14

15 Estudio las explosiones solares utilizando la base datos obtenida con radio polarimetro Huancayo a 9,4 Ghz right circular polarization matched absorver primary feed polarization sector dicke modulartor balanced mixer if freamp automatic changer if variable attenuator if main square tector af variable attenuator paraboloidal reflector left circular polarization matched absorver noise source refernce cavity variable attenuation directional coupled current tector amplifier af amplifier sective amplifier afc amplifier local osc klystion 22 c/s oscillator amplifier phase sensitive tector phase sensitive tector phase sensitive tector afs sensing oscilator 8 c/s oscillator phase shifter amplifier integrator integrator amplifier dc amp and recorr dc amp and recorr regulated power supply regulated power supply Figura 2. Diagrama bloques l Radio Polarímetro 9,4Ghz Explosión centimétrica Por lo general los eventos centimétricos ocurren antes que los eventos métricos y cimétricos y están más próximos a la explosión principal, por lo cual su estudio es muy importante porque permite conocer los mecanismos que provocan una explosión solar. Su interpretación se torna algo complicado bido a que contiene efectos emisión partículas alta energía (emisión sincrotronica) y efectos propagación en plasma l ambiente Polarización Es un fenómeno producido por la radio-onda parcialmente polarizada, una parte la energía esta polarizada la otra no polarizada, la proporción es a lo que se llama grado polarización. Para nuestro caso, la radiación originada en Sol estará polarizada circularmente, es cir contaremos con dos datos básicos, polarización circular recha e izquierda Flujo Se pue finir como la intensidad brillo una terminada área en Sol integrada en ángulo solido que sostiene la fuente a cierta frecuencia. El brillo radio éctrico y su penncia con la frecuencia o longitud onda esta scrita por los principios básicos la ley Planck. Los registros totales fueron tomados por Radio Polarímetro en términos temperatura equivalente ruido la antena. Estos valores se convirtieron en unidas nsidad flujo 1-22 W.m - 2.Hz -1 multiplicado por factor conversión 1,129 obtenido por estudio corrativo entre observatorio Huancayo y Toyokawa en la misma frecuencia entre junio y julio 1968 (Ishitsuka and Lanat, 197). 3. RESULTADOS El estudio y análisis los datos se basaron en una sección previa fechas, amás se tuvo que editar una guía en la que se pue especificar los procedimientos reducción datos. Para corroborar la información se comparó con los reportes mensuales l mismo periodo. Para la sección fechas se tomaron en cuenta las siguientes consiraciones: Índice explosiones solares. Tiempo duración l evento. Intensidad l flujo. Grado polarización. Número manchas solares. Las fechas seccionadas para análisis y estudio fueron las siguientes: El 2 noviembre 1969 (valor máximo). El agosto 1969 (valor mínimo). El 15 noviembre 197 (valor máximo). El 15 julio 197 (valor mínimo). El 15 junio 1971 (valor mínimo). El 1 agosto 1972 (valor máximo). El mayo 1972 (valor mínimo). El 18-2 junio 1972 (valor mínimo). Estas fechas fueron comparadas con los datos l Observatorio Toyokawa. Erupción solar l Esta explosión fue registrada en 9,4 GHz, día 1 agosto 1972, en Observatorio John A. Fleming 15

16 Compendio trabajos investigación realizados por estudiantes durante año 21 Huancayo. Su inicio aproximado fue a las 11:28 UTC (Hora Universal Coordinada, por sus siglas en inglés) y su término ocurrió a las 22:35 UTC (ver Figura 3). Se muestra la evolución l evento, se usan unidas temperatura antena proporcional a la nsidad flujo. Se trata un evento simple con 8 estructuras en tiempo, simple anomalías en las fluctuaciones en flujo y anomalías en la polarización simple impulsiva. La anomalía gradual es simétrica, evento tien a presentar una polarización recha con una inversión en tiempo. En la Figura 3 se verifica la evolución en grado polarización en tiempo, se staca los mínimos en grado polarización antes la explosión principal, luego hay un crecimiento. Este pue corresponr a la aparición una fácula. Destacamos los mínimos en grado polarización antes la explosión principal con la anomalía los tres picos inversos registrada las 19:55 a las 2:12 UT evento Figura 3. Evento scrito en la erupción solar l La Erupción solar l Pico maxi. De W.m -2. Hz -1 con una duración 67.4 min. Tiempo inicio a Decrecimiento gradual antes la notación Hay una inversión en la polarización antes la gran fulguración La erupción solar fue registrada en 9,4 GHz, día 15 noviembre 197, en Observatorio John A. Fleming Huancayo. Su inicio aproximado fue a las 15:11:7 UT y su término ocurrió a las 19:33:3 UT. En la Figura 4 se muestra la evolución l evento, se usan unidas temperatura antena proporcional a la nsidad flujo. Se trata un evento simple con 9 estructuras en tiempo. Comienza con un evento simple con fluctuaciones, un evento complejo con fluctuaciones, luego una explosión compleja y finalizando con una explosión simple sin fluctuaciones. La evolución en flujo acuerdo a la clasificación Covington para evento en ondas centimétricas seria en flujo. Las anomalías en la polarización presentan un aumento gradual e inversión en la polarización: El evento tien a presentar una polarización recha con una inversión en tiempo. Registrando un máximo en flujo tipo 47 y tipo 145 en la polarización. Destacan los mínimos en grado polarización antes la explosión principal, con la anomalía los tres picos inversos en la polarización en la región la explosión principal evento Figura 4. Evento scrito en la Erupción Solar l Toyokawa vs Huancayo El Observatorio Huancayo ubicada a 12 latitud sur y 75 longitud oeste, y Observatorio Toyokawa ubicada a 34 latitud norte y 137 latitud este, muestran una buena corración l flujo total obtenido en ciclo solar 2 y 21 en periodo (Figura 5). En la Figura 6 se muestran los índices explosiones solares en hemisferio norte y en hemisferio sur, registrados en periodo 1966 a Aparentemente, los índices explosiones solares en hemisferio norte son mayores que las l hemisferio sur. Se hace una comparación entre número manchas solares con la intensidad flujo solar l Observatorio Huancayo y Observatorio Toyokawa s 1969 hasta 1972, en que se pue apreciar una buena corración entre ambas variables. 4. Discusión Pico maxi. De W.m -2. Hz -1 con una duración 22.6 min. Tiempo inicio a Inversa triple en la polarización Hay 3 inversión en la polarización Las explosiones solares en la banda centimétrica por lo general están más próximas a la explosión principal. En cuanto a los estados iniciales, al precalentamiento l inicio una explosión spués su liberación pue estar referida a una mancha solar, fácula, prominencia u otro evento ocurrido en la atmósfera solar. Esto es bido a una súbita perturbación una región activa, ya que la polarización circular las ondas centimétricas estarían asociadas con la morfología magnética estas regiones. Por lo que se pue inferir que antes la fase la explosión principal, esto es antes l pico la explosión, la polarización permanece casi constante (según la intensidad). La rápida variación l grado polarización antes l aumento la intensidad podría ser atribuida a algún tipo variación las emisiones equivalentes las regiones polarizadas y no polarizadas. Estas emisiones ordinarias serían las regiones más profundas las cuales serían más frías, tal forma que las emisiones más calientes corresponrían a la corona y la variación l grado polarización se bería principalmente a las diferencias temperaturas entre estos. 16

17 Estudio las explosiones solares utilizando la base datos obtenida con radio polarimetro Huancayo a 9,4 Ghz Radio Flujo Solar TYKW HUAN Figura 5. Flujo Solar Total en Huancayo (línea roja) y Toyokawa (línea azul) a 9,4GHz indice explosiones solares ciclo solar 2 North South -12 Figura 6. Índice Explosiones Solares en Hemisferio Sur y Norte (fuente: NOAA). ración entre flujo y número manchas soalres TYKW HUAN SUNSPOT Figura 7. Ración entre flujo solar y número manchas solares

18 Compendio trabajos investigación realizados por estudiantes durante año Conclusiones Con respecto a los fenómenos ocurridos antes la explosión principal se concluye que, en los instantes que precedieron a la explosión principal no existe una gran variación intensidad (emisión). Hay variaciones en la polarización, con un pico inverso en grado polarización atribuido a la presencia una fácula. Por otro lado, cuando existen más dos picos inversos en la polarización, previos a la explosión, se be a la presencia manchas solares. Se encuentra una ración entre número manchas solares con la intensidad flujo coincidiendo ambas variables en sus respectivos picos (Figura 7). Para conocer a cabalidad los eventos egidos en este trabajo, es importante llegar a conocer procedimiento la reducción los datos y tener una ia clara sobre funcionamiento l equipo. 21 y culminar los l ciclo 2 con la finalidad terminar construir una nueva clasificación para los eventos centimétricos. 7. Agracimientos Al Instituto Geofísico l Perú por brindarme las facilidas para sarrollar mi tema tesis. Al Dr. José Ishitsuka y al Dr. Mutsumi Ishitsuka, por estar a cargo mi capacitación en Observatorio Ancón. A todo personal Observatorio Ancón quienes han tenido mucho que ver con la formación académica profesional. Al Dr. Pierre Kaufmann por su apoyo bibliográfico y comentarios que facilitaron sarrollo mi tema. 6. Recomendaciones Sería recomendable que Radio Polarímetro Huancayo vuva a operar y a la vez mornizar su sistema, para por seguir registrando datos mucha importancia para estudio l sol en radio, y sea un complemento que corrobore la información otros equipos ópticos en diferentes bandas, al mismo tiempo genere trabajos investigación para alumnos interesados en área, que lleguen a contribuir con información científica para nuevos estudios. Lo fundamental para hacer un estudio las explosiones seria terminar analizar todos los eventos l ciclo solar 8. Bibliografía Kaufmann P., La atmósfera solar y su investigación a través ondas radioéctricas, Cap.6-8, Editado en Taller grafico l Observatorio Nacional Física cósmica, Buenos Aires Argentina. Ishitsuka, M. y Lanat J., 197. Investigation of solar flares and associated plage phenomena. Reporte, Instituto Geofísico l Perú. 18

19 Estudio las explosiones solares utilizando la base datos obtenida con radio polarimetro Huancayo a 9,4 Ghz SISTEMA DE RECEPCIÓN DIGITAL DE LA SEÑAL DE UN RADAR CONTROLADO POR CPLDS Digital reception system of the radar signal controlled by CPLDS Rita Jakyn Abad Lima Universidad Nacional Mayor San Marcos Facultad Ingeniería Electrónica jakyn.abad.lima@gmail.com Asesores: M.Sc. Guillermo Tejada e Ing. José Alcántara Área Electrónica e Instrumentación Radio Observatorio Jicamarca Resumen JARS (Jicamarca Acquisition Radar System) es un sistema recepción digital multicanal para radares, construido en Radio Observatorio Jicamarca (ROJ). Sus principales características son número canales con que cuenta y su flexibilidad, bido a que la lógica su funcionamiento ha sido implementada en CPLD s (Complex Programmable Logic Device). Su funcionamiento consiste en recibir los ecos las señales, provenientes la antena y acondicionarlas para ser enviadas a una PC. En presente trabajo se scribirán las partes más importantes l sistema: hardware, firmware y software. Palabra clave: Radar, sistema recepción, CPLD s Abstract JARS (Jicamarca Acquisition Radar System) is a multichann digital receiver for radar, built at JRO Jicamarca Radio Observatory, its main features are the number of channs and its flexibility, because the logic of their operations has been implemented in CPLD s (Complex Programmable Logic Device). The system works by receiving the echoes of signals from the antenna, and prepare them to be sent to a PC. In this paper we scribe the most important parts of the system: hardware, firmware and software. Keyword: Radar, reception system, CPLD s. Abad, R., G. Tejada y J. Alcántara, 211. Sistema recepción digital la señal un radar controlado por CPLDS. Compendio trabajos investigación realizado por estudiantes durante año 21. DAA,. 19

20 Compendio trabajos investigación realizados por estudiantes durante año 21 Introducción 1. La necesidad mediciones radar alta precisión para estudio la alta atmósfera ha motivado sarrollo nuevos sistemas adquisición en ROJ. Los receptores digitales han reemplazado a los viejos receptores analógicos, proporcionando mayor rango dinámico, tasas muestreo más rápidas y una mayor flexibilidad en la configuración. En ROJ, se utilizan los receptores digitales Echotek GC214, pero no son tan flexibles como lo que se necesitan, así que se cidió sarrollar un sistema propio recepción digital. El primer prototipo que se construyó fue un sistema dos canales adquisición datos (REX- 2X). El sistema fue terminado en 28 y se ha utilizado para mornizar radar SOUSY Jicamarca. En 29, spués la experiencia adquirida en REX-2X, un nuevo proyecto comenzó, un sistema adquisición ocho canales que lleva nombre JARS (Jicamarca Acquisition Radar System), Inoñan y Abad, Desarrollo Descripción l hardware El hardware es la parte física l sistema y está constituido por tres tarjetas diseñadas y construidas en ROJ, las cuales, bido a su función han sido nominadas la siguiente manera: v v v Tarjeta Recepción Tarjeta Bus Tarjeta Control Adicionalmente se utiliza una tarjeta adquisición comercial (NIDAQ 6534) como interfase con la PC. radar controller nidaq 6534 CLK Master Sync Pulse Window Sampling CLK NIDAQ DATA COMMMAD DATA BUS GCLK cpld transfer GCLK DATA cpld control reception board chan 1-2 chan 3-4 chan 5-6 chan 7-8 GCLK PROGRAMMING GCLK p r o t o c o l cpld programming CLOCK DRIVER POWER management PROTOCOL control board CLOCK LINES POWER LINES BUS BOARD Figura 1. Diagrama bloques l hardware l sistema recepción. 2

21 Sistema recepción digital la señal un radar controlado por cplds El hardware l sistema JARS está controlado por tres CPLD s, los cuales se encuentran en la Tarjeta Bus y Control (ver Figura 1). Los CPLD s configuran todo sistema a través comandos enviados s la PC, amás se encarga adquirir correctamente los datos obtenidos por los canales recepción Tarjeta Recepción La Tarjeta Recepción es la primera fase JARS y se encarga recibir las señales provenientes la antena, para luego digitalizar y realizar un pre-procesamiento (modulación en cuadratura, cimado y filtrado). Para realizar estas tareas cuenta con dos circuitos integrados principales, convertidor analógico/digital AD6645 y receptor digital AD662. (Figura 2). antena ad Figura 2. Diagrama bloques la tarjeta recepción l sistema JARS Tarjeta Bus DATA WR RD CS RST EN ADD PROG I Q circuito lógico lectura 3 8 receptor digital ad662 STI STQ OE rdy Se llama así porque utiliza la tecnología tipo bus para accer al bus datos que comparten los canales recepción. La tarjeta Bus está compuesta principalmente por dos chips CPLD s MAX II EPM127, los cuales controlan la lógica funcionamiento la tarjeta que se scribe a continuación: 1. Interpreta los comandos provenientes la PC, los cuales son enviados a través la Tarjeta Control l sistema JARS. 2. Habilita los canales que se han seccionado para adquirir datos, mediante una máscara bits enviadas s la PC a través l Software que interactúa con usuario. 3. Programa y configura los receptores digitales para que estén listos para la adquisición datos. 4. Adquiere los datos provenientes las Tarjetas recepción. 5. Controla y sincroniza la data adquirida con las señales l controlador radar (roj maestro, 16 B U F F E R 16 OE data_i B U F data_q F 16 E 16 R OE OE rdy ventana muestreo, sincronismo) y luego los envía a la PC a través la Tarjeta Control Tarjeta Control El núcleo principal la tarjeta control es un CPLD MAX II EPM127 (CPLD Control), y se encarga realizar principalmente dos tareas, las cuales son: comunicación con la PC a través un protocolo, y la transferencia datos adquiridos a la PC por la NIDAQ 6534, se muestra un diagrama bloques la tarjeta control en la Figura 3. 6 MHz EN cpld control 2 MHz tarjeta control Figura 3. Diagrama bloques envío data hacia NIDAQ Descripción l firmware El firmware es código sarrollado en lenguaje scripción hardware, VHDL. El sistema JARS tiene su lógica control sarrollada en VHDL e implementada en 3 CPLD s (dispositivos lógicos programables) MAX II ALTERA, estos CPLD s son: CPLD control, encargado la comunicación con la NIDAQ 6534 y enviar los datos sincronizados con roj la NIDAQ a la PC, CPLD programación su tarea principal es programar los receptores digitales AD662 (en las tarjetas recepción), y CPLD transferencia encargado adquirir la data las tarjetas adquisición y sincronizarlas con Controlador Radar para enviarlas al CPLD Control, según se visualiza en la Figura Descripción l software tarjeta nidaq 6534 El software l sistema JARS ha sido sarrollado forma modular, don cada módulo se encarga una terminada tarea y sólo carga las funciones que un terminado experimento necesita (Figura 4). Lo que lo hace más eficiente. Jicamarca cuenta con un software propio llamado Pulse Design, en cual se finen todas las características un experimento (tipo pre-procesamiento a realizar, cantidad bloques por archivo, grabado o no datos, etc.) El software guarda los datos crudos adquiridos (valores en voltaje), en formato Jicamarca, y los datos procesados (valores espectros) se almacenan en formato PData. 21