Pruebas realizadas para antenas receptoras en VLF y ELF - Campus Juriquilla (diciembre 3/4-2010) - Sierra Negra (diciembre )

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1 Pruebas realizadas para antenas receptoras en VLF y ELF - Campus Juriquilla (diciembre 3/4-2010) - Sierra Negra (diciembre ) A. Borgazzi 13 de enero de 2011 Resumen El presente informe corresponde a la serie de trabajos de campo realizadas por parte del Grupo Girasol del Instituto de Geofísica de la Universidad Nacional Autónoma de México (UNAM), para verificar el funcionamiento de una serie de antenas receptoras en VLF (Very Low Frequency) y ELF (Extreme Low Frequency). Las pruebas de campo fueron realizadas en el Centro de Geociencias dependiente de la Universidad Nacional Autónoma de México situada en Juriquilla-Querétaro los días 3 y 4 de diciembre de 2010 y en Sierra Negra el día 7 de diciembre de Campus Juriquilla El primer grupo de antenas en VLF (10 KHz - 30 KHz) pertenecen al arreglo de antenas receptoras SAVNET (South American Very low frequency Network), proyecto lidereado por la Universidad Presbiteriana Mackenzie en San Pablo, Brasil. Las dos antenas utilizadas son del tipo llamado loop o sea un marco cuadrangular; en el caso de la Loop 2 o portátil el cuadro tiene una longitud de 3 m de lado; en el caso de la Loop 4 la longitud del cuadro es de 1.5 m de lado y está confeccionado en tubo PVC a diferencia de la Loop 2 o portátil que es montada sobre dos postes de 5 m de altura como se muestra en las Figuras (1), (2) y (3). Del grupo de antenas utilizadas conjuntamente con sus amplificadores, la unica preexistente es la antena Loop 2 o portátil el resto fue construido en su totalidad durante el primer año de estancia postdoctoral de la Dra. Andrea Borgazzi. 1

2 Figura 1: Antena Loop 2 o portátil para la observación en VLF, instalada en el Campus Juriquilla. 2

3 Figura 2: Antena Loop 2 o portátil para la observación en VLF, se muestra en detalle el amplificador utilizado en la esquina inferior izquierda, instalada en el Campus Juriquilla. 3

4 Figura 3: Antena Loop 4 para la observación en VLF, instalada en el Campus Juriquilla. 4

5 Figura 4: Espectro tomado con la antena Loop 2 y Loop 4 el día 3 de diciembre en el Campus Juriquilla (en linea punteada se muestran algunas de las estaciones recibidas (NAA 24 KHz, NLK 24.8 KHz.)). Cabe mencionar que para estas dos antenas los amplificadores fueron completamente rediseñados en el Radio Observatorio Solar del Instituto de Geofísica para lograr una mejor relación señal ruido. Debido a que el patrón de radiación para antenas tipo loop es direccional se realizaron varias pruebas colocando ambas antenas ( Loop 2 y Loop 4) en diferentes direcciones respecto a los puntos cardinales para luego comparar los espectros y decidir cual es la mejor orientación para la recepción de la señal en función de la ubicación de las estaciones emisoras. Se muestran en la Figura (4) dos ejemplos de espectros tomados con las antenas Loop 2 y Loop 4 el día 3 de diciembre. Para todas las gráficas, en el eje de las ordenadas corresponde a la densidad de potencia espectral (PSD por sus siglas en inglés) en unidades arbitrarias y el eje de las absisas a la frecuencia en KHz. Para todos los espectros en las gráficas el Canal 1 corresponde a la antena Loop 2 y el Canal 2 a la antena Loop 4. El segundo grupo corresponde a una antena receptora en ELF (1 Hz-100 Hz) construida integramente en el Radio Observatorio Solar del Instituto de Geofísica, perteneciente al Grupo Girasol. Se muestra a continuación la antena en la Figura (5) y el espectro para bajas frecuencias de la misma en la Figura 5

6 Figura 5: Antena para muy bajas frecuencias ELF ( Loop 3), las dimensiones del marco son de 1 m de longitud de lado instalada en el Campus Juriquilla. (6). 2. Sierra Negra En este caso fueron utilizadas las antenas Loop 2 y Loop 4 y sus respectivos amplificadores en diferentes orientaciones, ver la Figura (7) para la antena Loop 2 y la Figura (8) para la antena Loop 4. Los espectros obtenidos usando la antena Loop 2 y Loop 4 se muestran en la Figura (9). También se realizó un espectro para ELF utilizando la antena Loop 4 con su respectivo amplificador, Figura (10). 6

7 Figura 6: Espectro para bajas frecuencias tomado con la antena Loop 3 el día 3 de diciembre en el Campus Juriquilla. La linea naranja sobre la gráfico corresponde a los 60 Hz de transmisión eléctrica. 7

8 Figura 7: Antena en VLF Loop 2 en Sierra Negra. 3. Conclusiones Por los resultados obtenidos en los trabajos de campo realizados por el Grupo Girasol se concluye: Los prototipos de antenas construidas durante el primer año de estancia postdoctoral se ajustan a las necesidades requeridas y funcionan debidamente. Se espera a partir de estos resultados realizar más pruebas y la construcción de una antena Loop 4 en otro material más resistente que el PVC. El mejor sitio para la colocación de las antenas en VLF es Sierra Negra, donde la relación señal ruido es mucho mejor que en el Campus Juriquilla, según muestran los espectros. El inconveniente de este lugar radica en parte a las condiciones climáticas. Actualmente no se cuenta con la infraestructura suficiente para dejar el equipo por un periodo prolongado de tiempo. Los integrantes del Grupo Girasol quieren hacer explicito su agradecimiento a todos los integrantes del grupo de Geociencias por la ayuda brindada y el cordial recibimiento. 8

9 Figura 8: Antena en VLF Loop 4 en Sierra Negra. 9

10 Figura 9: Espectro tomado con la antena Loop 2 y Loop 4 el día 7 de diciembre en Sierra Negra (en linea punteada se muestran algunas de las estaciones recibidas (NAA 24 KHz, NLK 24.8 KHz.)). 10

11 Figura 10: Espectro para bajas frecuencias tomado con la antena Loop 4 el día 7 de diciembre en Sierra Negra. La linea naranja sobre la gráfico corresponde a los 60 Hz de transmisión eléctrica. 11