Comprobación del sistema de transporte. de señales de RF/IF por fibra óptica. para el radiotelescopio de 40 metros. del Observatorio de Yebes.

Transcripción

1 Comprobación del sistema de transporte de señales de RF/IF por fibra óptica para el radiotelescopio de 40 metros del Observatorio de Yebes. P. García-Carreño, J.A. López-Pérez, D. Cordobés, S. García-Álvaro IT CDT

2 Contenido 1. Introducción Resultados obtenidos Medidas Realizadas Conclusiones ANEXO I. Datasheet Fibra Óptica

3 1. Introducción En el siguiente informe se documentanlos resultados finales de la instalación de un sistema de fibra óptica monomodo, que permite transportar las señales de los receptores del radiotelescopio de 40 metros, del Centro Astronómico de Yebes, desde la sala de receptores del radiotelescopio m hasta la sala de back-ends. Con esta instalación se pretende realizar un cambio en el proceso de transporte de las señales, puesto que el sistema de fibra óptica presenta una banda de transmisión más plana y de mayor anchura que los sistemas de cable coaxial convencionales, permitiendo de esta manera que la señal resultado quede atenuada por igual,en toda su banda, por el sistema de transporte facilitando posteriormente su procesado, y evitando la fuerte pendiente de la atenuación con la frecuencia que presentan los cables coaxiales, lo cual implicaría el uso de ecualizadores. El sistema se compone de un cable de 12 fibras ópticas monomodo, 8 módulos transmisores (láseres), situados en la cabina de receptores, y 8 módulos receptores (fotodiodos), situados en la sala de back-ends. Estos módulos disponen de un ancho de banda comprendido entre DC-2GHz, y sus especificaciones generales se recogen en la tabla 1. Optical Links TX+RX Min Typ Max Link Length (m) Fiber Optic Singlemode Optical connectors FC-APC Output Optical Laser Power(dBm) Receiver optical power allowed +5 Optical link RF TX+RX Specs Min Typ Max Input / Output RF connectors SMA Input / Output Impedance (Ohm) 50 Input / Output Return loss (db) Input / Output Link RF Bandwidth (Mhz) RF Link Gain at 1 GHz (db) Frequency variation of the RF Link Gain( Mhz) (db) OIP3 (Output IP3) (dbm) +30 +/-1 +/-1,5 EIN (Equivalent Input Noise) (dbm/hz) -135 Tabla 1 3

4 El conexionado de la fibra óptica es el siguiente: TX Caja deconexió n F.O. Caja deconexi ón RX 2. Resultados obtenidos. Para comprobar la correcta instalación, tanto de la fibra óptica como de los transmisores y receptores de señal, se procedió a realizar una caracterización empírica de las propiedades de éstos, de manera que,además de comprobar su funcionamiento, sus características queden completamente definidas. En primer lugar se realizó una caracterización de los parámetros S de los módulos transmisor y receptor en el laboratorio los cuales se muestran en la figura 1. Figura 1 ParámetrosS Posteriormente una vez instalados los módulos en el radiotelescopio de 40 metros, se procedió a medir la ganancia introducida por transmisor y receptor. Para 4

5 realizar esta operación, se utilizó un analizador de espectros con generador de tracking el cual, previa calibración para descontar las pérdidas debidas a cables y transiciones utilizados en el conexionado para la medida. Para unir transmisores con receptores ópticos, se utilizó un latiguillo de fibra óptica limpiado correctamente, para librarlo de impurezas. Los resultados obtenidos se muestran en la figura 2 donde se observa como la banda de funcionamiento está comprendida entre DC-2GHz. También se puede apreciar como las duplas transmisor y receptor tienen ganancias similares, siendo la de mayor ganancia la primeray la de menor ganancia la séptima. Figura 2 Ganancia Tx-Rx interconectados con latiguillo de fibra óptica. Posteriormente se caracterizó el tramo de fibra óptica instalada, de unos 90 metros de longitud. Para ello se realizó un barrido en frecuencias mediante un sintetizador recorriendo la banda comprendida entre DC y 3 GHz, inyectando una potencia constante de -20 dbm al transmisor de fibra óptica, situado en la cabina de receptores, y midiendo la potencia recibida en el receptor óptico, situado en la sala de back-ends, mediante un analizador de espectros. 5

6 Figura 3 Ganancia Tx-FO-Rx Puesto que para inyectar la potencia a la entrada y medir la potencia de salida se necesitan cables coaxiales, que provocarán una atenuación de la señal, es necesario medir estas pérdidas para descontarlas posteriormente de las medidas. Figura4 Pérdidas asociadas a cables coaxiales utilizados en las medidas. 6

7 En la figura 5 se muestra el banco de medidas utilizado. Figura 5 Banco de medidas empleado Descontando la potencia introducida y las pérdidas existentes, mediante una interpolación con splines, se pueden derivar las pérdidas debidas a la fibra óptica. Hay que destacar que existen 12 fibras pero solo 8 transmisores y receptores, por los que las fibras 9, 10, 11 y 12 se midieron con el transmisor y receptor número 8. Así, los resultados obtenidos del estudio fueron los siguientes. 7

8 Figura6 Pérdidas de inserción de la fibra óptica. En el siguiente apartado, se mostrará el conjunto de todas las medidas realizadas de forma individual y de forma más detallada. 8

9 3. Medidas Realizadas. Figura7 Tx-Rx1 Figura8Pérdidas cables coaxiales 9

10 Figura 9 Ganancia TX-FO-RX 1 Figura10Ganancia FO 1 10

11 Figura11Ganancia TX-RX 2 Figura 12 Ganancia Tx-FO-Rx 2 11

12 Figura13Ganancia FO 2 Figura14GananciaTx-Rx 3 12

13 Figura 15 Ganancia Tx-FO-Rx 3 Figura16Ganancia FO3 13

14 Figura17GananciaTx-Rx 4 Figura 18 Ganancia Tx-FO-Rx 4 14

15 Figura19Ganancia FO 4 Figura20GananciaTx-Rx 5 15

16 Figura21Ganancia FO 5 Figura22GananciaTx-Rx 6 16

17 Figura 23 Ganancia Tx-FO-Rx 6 Figura24Ganancia FO 6 17

18 Figura 25 Ganancia Tx-FO-Rx 7 Figura26GananciaTx-Rx 7 18

19 Figura27Ganancia FO 7 Figura28GananciaTx-Rx 8 19

20 Figura 29 Ganancia Tx-FO-Rx 8 Figura 30 Ganancia FO8 20

21 Puesto que únicamente existen 8 transmisores y receptores, a partir de este momento las fibras ópticas restantes fueron medidas utilizando el transmisor y receptor 8. Figura 31 Ganancia Tx-FO-Rx 9 Figura32Ganancia FO 9 21

22 Figura 33 Ganancia Tx-FO-Rx 10 Figura34Ganancia FO 10 22

23 Figura 35 Ganancia Tx-FO-Rx 11 Figura36Ganancia FO 11 23

24 Figura 37 Ganancia Tx-FO-Rx 12 Figura 38 Ganancia FO12 24

25 4. Conclusiones. En el informe desarrollado se muestran los resultados obtenidos tras realizar unas medidas de comprobación, para asegurar el correcto funcionamiento del sistema de fibra óptica instalado para el transporte de la señal de RF/IF delos receptoresdel radiotelescopio de 40 metros. Se puede apreciar como el conjunto transmisor, receptor, y fibra óptica no presentan una atenuación de la señal en la mayoría de los canales, incluso llegan a tener ganancia, debido a los efectos de amplificación del conjunto Tx-Rx, mientras que los canales que presentan pérdidas no son superiores a los 3 db. Si se descuentala ganancia del conjunto transmisor y receptor, se puede ver como las pérdidas asociadas a la fibra óptica oscilan entre un mínimo de 3 db y un máximo de 6 db. Esto puede ser debido a la pérdidas de la propia fibra, si bienpor tratarse de fibra monomodo éstas deberían ser muy pequeñas, y a otros efectos como pérdidas por conectores (0.2 db por cada conector, aproximadamente), suciedad en éstos e imperfecciones en los empalmes/fusionados, que afectan de forma más importante provocando dichas pérdidas. 25

26 ANEXO I.Datasheet Fibra Óptica. 26

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