Calibració i ajustament d'un cloud-radar a banda W

CALIBRATGE I AJUSTAMENT D’UN CLOUD-RADAR A BANDA W Treball Final de Grau Presentat a L’Escola Tècnica d'Enginyeria de Telecomunicació de Barcelona Universitat Politècnica de Catalunya per Xavier Colomé En compliment parcial dels requisits pel grau en ENGINYERIA EN SISTEMES DE TELECOMUNICACIÓ Tutor: Albert Aguasca Barcelona, Juny 2016 1 Resum Aquest projecte es basa en la caracterització, calibratge i millorar d’un radar que treballa a 94 GHz. L’objectiu del projecte és que el radar sigui capaç de detectar núvols per a després analitzar les dades obtingudes. En la primera part del projecte s’indiquen les bases teòriques dels radars, així com els diferents mètodes que s’utilitzen per calcular les característiques dels blancs. El segon bloc, se centra a explicar quines parts formen el radar i les funcions que fa cada una. Posteriorment, s’explica el procés realitzat per tal d’obtenir els primers resultats. El procés seguit abans de detectar blancs en moviment ha consistit en primer lloc a caracteritzar el sistema i tot seguit realitzar diferents mesures per calibrar el radar. Un cop caracteritzat i calibrat s’han realitzat tests per tal de detectar núvols i obtenir les primeres mesures. En la part final del projecte, després d’analitzar els resultats, es proposen diferents alternatives per obtenir unes millors prestacions. 2 Resumen Este proyecto se centra en la caracterización, calibración y mejora de un radar que trabaja a 94 GHz. El objetivo del proyecto es que el radar sea capaz de detectar nubes para después analizar los datos obtenidos. En la primera parte del proyecto se indican las bases teóricas de los radares, así como los diferentes métodos que se utilizan para calcular las características de los blancos. El segundo bloque, se centra en explicar qué partes forman el radar y las funciones que hace cada uno. Posteriormente, se explica el proceso realizado para obtener los primeros resultados. El proceso seguido antes de detectar blancos en movimiento ha consistido en primer lugar en caracterizar el sistema y a continuación realizar diferentes medidas para calibrar el radar. Una vez caracterizado y calibrado se han realizado test para detectar nubes y obtener las primeras medidas. En la parte final del proyecto, después de analizar los resultados, se proponen diferentes alternativas para obtener unas mejores prestaciones. 3 Abstract This project is focused on the characterization, calibration and the improvement of the radar that works at 94 GHz. The aim of this project is that the radar detects clouds and then analyzes the data. The first part of the project introduces the theoretical bases of radars, as well as the different methods used to calculate the characteristics of targets. The second section, is focused on explaining which parts consist the radar and the functions that does each one. Then, is followed the explanation of the process performed to achieve the first results. The process that is used before detecting moving targets consisted firstly to characterize the system and then performs different measures to calibrate the radar. Once characterized and calibrated, tests were performed to detect clouds and got the first results. In the last part of the project, after analyzing the results have been proposed various improvements to get better performance. 4 Agraïments Al meu tutor Albert Aguasca i al professor Antoni Broquetas per la seva dedicació, assessorament i per tot el que m’han ensenyat durant el transcurs del projecte. També vull agrair l’ajuda que m’han donat els responsables del laboratori. Als meus pares Josep i Dolors i al meu germà Jordi perquè sempre estaven disposats a donar-me suport i aconsellar-me. Per últim, vull donar les gràcies als amics i companys de classe per tots els moments que hem passat junts durant la carrera. Sense ells tot hauria estat més complicat, gràcies. 5 Historial de revisió i registre d’aprovació Revisió Data Propòsit 0 19/05/2016 Creació document 1 27/05/2016 Revisió document 3 16/06/2016 Revisió document 4 27/06/2016 Revisió document LLISTA DE DISTRIBUCIÓ DEL DOCUMENT Nom e-mail Xavier Colomé [email protected] Albert Aguasca [email protected] Antoni Broquetas [email protected] Escrit per: Revisat i aprovat per: Data 19/05/2016 Data 27/06/2016 Nom Xavier Colomé Nom Albert Aguasca Posició Autor del Projecte Posició Supervisor del Projecte 6 Taula de continguts Resum .............................................................................................................................. 1 Resumen .......................................................................................................................... 2 Abstract ............................................................................................................................ 3 Agraïments ....................................................................................................................... 4 Historial de revisió i registre d’aprovació ........................................................................... 5 Taula de continguts .......................................................................................................... 6 Llista de Figures ............................................................................................................... 8 Llista de Taules .............................................................................................................. 10 1. Introducció ............................................................................................................... 11 1.1. Objectius .......................................................................................................... 12 1.2. Pla de treball .................................................................................................... 13 2. Fonaments teòrics ................................................................................................... 16 2.1. Introducció bàsica al radar ................................................................................ 16 2.1.1. Radar d’ona contínua modulat en freqüència (FMCW) .............................. 16 2.2. Balanç de potència ........................................................................................... 18 3. Radar de banda W amb dues antenes .................................................................... 21 3.1. Requisits i especificacions ................................................................................ 21 3.2. Estructura del radar .......................................................................................... 22 3.2.1. Generació de senyal .................................................................................. 23 3.2.2. Transmissor i receptor ............................................................................... 25 3.2.3. Antenes ..................................................................................................... 26 3.2.4. Característiques dels components i de les alimentacions .......................... 27 3.3. Validació i caracterització del sistema amb dues antenes ................................ 30 3.3.1. Sistema de generació de senyal ................................................................ 30 3.3.2. Caracterització del transmissor i el receptor .............................................. 33 3.3.3. Caracterització i ajustament de les antenes .............................................. 35 3.3.4. Caracterització de l’amplificador i els filtres en banda base ....................... 40 3.4. Balanç de potència ........................................................................................... 41 3.5. Resultats .......................................................................................................... 44 3.6. Incidències ....................................................................................................... 48 4. Millores en el radar de banda W .............................................................................. 50 4.1. Propostes radar ................................................................................................ 50 7 4.1.1. Radar amb dues antenes: ......................................................................... 50 4.1.2. Radar amb una sola antena: ..................................................................... 50 4.2. Estudi de les diferents opcions ......................................................................... 51 5. Pressupost .............................................................................................................. 55 6. Conclusions i línies futures ...................................................................................... 57 Bibliografia ...................................................................................................................... 59 Apèndix A: Paquets de treball ........................................................................................ 60 Apèndix B: Informació per canviar mode funcionament ................................................. 70 Glossari .......................................................................................................................... 73 8 Llista de Figures Figura 1: Diagrama de Gantt .......................................................................................... 15 Figura 2: Freqüència de batut per blancs estàtics ........................................................... 17 Figura 3: Freqüència de batut per blancs en moviment .................................................. 17 Figura 4: Absorció atmosfèrica dels gasos per a diferents condicions d’humitat ............. 22 Figura 5: Diagrama de blocs radar amb dues antenes .................................................... 22 Figura 6: Esquema DDS ................................................................................................. 23 Figura 7: Esquema general d’un PLL .............................................................................. 24 Figura 8: Esquema bàsic PLL (HMC703) ........................................................................ 24 Figura 9: Transmissor sense amplificador ...................................................................... 25 Figura 10: Transmissor amb amplificador ....................................................................... 25 Figura 11: Receptor ........................................................................................................ 26 Figura 12: Tipus reflectors parabòlics ............................................................................. 26 Figura 13: Placa d’alimentació ........................................................................................ 29 Figura 14: Esquema d’alimentacions .............................................................................. 29 Figura 15: Alimentació de l’amplificador.......................................................................... 30 Figura 16: Senyal a la sortida del PLL ............................................................................ 30 Figura 17: Senyal en el divisor de potència .................................................................... 31 Figura 18: Senyal chirp ................................................................................................... 31 Figura 19: PRF ............................................................................................................... 32 Figura 20: Amplada de banda chirp de 13,74 MHz (Esquerra) i PRF de 2,44 KHz (Dreta) ....................................................................................................................................... 32 Figura 21: Amplada de banda chirp de 100 MHz (Esquerra) i PRF de 5 KHz (Dreta) ..... 33 Figura 22: Batímetre ....................................................................................................... 33 Figura 23: Mesura d’atenuador ....................................................................................... 34 Figura 24: Cadena de components ................................................................................. 34 Figura 25: Potència a la sortida del mesclador ............................................................... 35 Figura 26: Estructura caracterització de l’amplificador .................................................... 35 Figura 27: Muntatge cambra anecoica ............................................................................ 36 Figura 28: Transmissor (a) i receptor (b) ......................................................................... 37 Figura 29: Potència rebuda amb alimentador RX ........................................................... 37 Figura 30: Potència rebuda amb alimentador TX ............................................................ 38 Figura 31: Esquema mesura guany antenes .................................................................. 39 15 Figura 1: Diagrama de Gantt 16 2. Fonaments teòrics 2.1. Introducció bàsica al radar La paraula RADAR prové dels mots anglesos Radio Detection And Ranging (Detecció i localització per ràdio). El radar és un sistema capaç de detectar la posició i/o la velocitat d’un objecte (blanc) a partir de radiacions electromagnètiques. El funcionament del radar consisteix a emetre ones electromagnètiques a l’entorn, de manera que en presència de blancs es produeixen certes reflexions. Aquestes reflexions són les que el radar captarà per tal d’estimar la distància o la velocitat del blanc. La distància del blanc es determina a partir del temps que triguen en arribar les reflexions. En canvi, per determinar la velocitat es té en compte l’efecte Doppler. L’efecte Doppler és la variació de freqüència d’una ona al ser emesa o rebuda per un objecte en moviment. Quan el blanc s’està apropant, la freqüència de l’ona rebuda serà major que la freqüència transmesa. Contràriament, quan el blanc s’allunya la freqüència rebuda serà menor. En funció del senyal transmès es poden distingir dos grans grups, el radar polsat i el radar d’ona continua: El radar polsat: El radar polsat transmet polsos de duració curta i gran potència en intervals periòdics de temps. En els intervals de temps en què no s’envien polsos s’està a l’espera de rebre els ecos. El radar d’ona continua: Emet senyals contínuament sense modular amb una potència de pic menor que el radar polsat. Només pot mesurar la velocitat, a partir de la diferència de freqüència entre el senyal emès i rebut. No es pot mesurar la distància, ja que al transmetre senyal contínuament no té una base de temps per tal de calcular el retard. Una millora d’aquest radar és el radar d’ona contínua modulat en freqüència (FMCW). 2.1.1. Radar d’ona contínua modulat en freqüència (FMCW) Es basa en transmetre el senyal contínuament però variant de forma constant la freqüència al llarg d’un període de temps. D’aquesta manera és possible mesurar distància i velocitat. Es compara el senyal rebut amb el senyal transmès per obtenir la freqüència de batut (freqüència diferència entre les dues). Per a blancs estàtics el resultat que s’obté és semblant al de la Figura 2. 17 Figura 2: Freqüència de batut per blancs estàtics La freqüència de batut s’obté de la diferència entre el senyal transmès i rebut en valor absolut (fb=|fe-fr|). A partir del pendent de la Figura 2 s’obté: ( 1 ) Tenint en compte que el retard τ=2R/c obtenim: ( 2 ) Si el blanc ja no és estàtic, la freqüència del senyal rebut queda desplaçada a causa de l’efecte Doppler tal com es mostra en la Figura 3: Figura 3: Freqüència de batut per blancs en moviment 18 En aquest cas apareixen dues freqüències de batut (f1, f2) de les quals es pot obtenir la distància i la velocitat a partir de les següents equacions: ( 3 ) ( 4 ) ( 5 ) La velocitat s’obté aïllant la ‘v’ de l’equació 5, i la distància es troba substituint en l’equació 2 la fb trobada. 2.2. Balanç de potència El balanç de potència ens permet tenir unes aproximacions de les relacions senyal-soroll (SNR) que obtindríem per a diferents tipus de núvols. Un paràmetre important dels radars és la secció recta radar (σ). La secció recta radar dóna informació de la capacitat de reflectir l’energia amb què és il·luminat. Aquest paràmetre depèn, entre d’altres, de la forma de l’objecte, de la reflectivitat del material de l’objecte, i de la seva mida. Per això, a l’hora de definir la secció recta d’un objecte es poden diferenciar tres grans grups: els blancs puntuals, els blancs superficials i els blancs volumètrics. Per a blancs puntuals la SNR obtinguda en el nostre sistema es pot calcular a partir de l’equació següent: ( 6 ) On ni i Ei són el nombre de polsos i l’eficiència d’integració en cas de fer integració de polsos. En cas de no fer integració de polsos es poden treure de l’equació. Les pèrdues totals vénen definides per L i el terme 2/Tchirp correspon a l’amplada de banda del soroll que es té en recepció. En el cas de blancs superficials, la σ es pot definir com el producte de la superfície il·luminada per l’antena pel valor de la secció recta radar per unitat de superfície (σ0). ( 7 ) On Δθ = Angle d’obertura de l’antena Pel que fa a blancs volumètrics, com són els núvols, la pluja i altres fenòmens meteorològics, el factor σ es pot definir com una densitat volumètrica (η [m2/m3]) 19 multiplicada pel volum d’incertesa (Vu). On Vu es calcula com el producte de la resolució longitudinal (ΔR) per la superfície il·luminada per l’antena. ( 8 ) La densitat volumètrica es defineix com el conjunt de seccions rectes radar produïdes per les partícules que hi ha en 1 m3. ( 9 ) Les partícules que formen els núvols es consideren esfèriques i a més tenen una mida molt reduïda (típicament al voltant de 10 µm [7]). La dispersió de les partícules es pot aproximar com dispersió Rayleigh, si el radi de les partícules que formen el núvol són menors que λ/10. La dispersió Rayleigh és la dispersió de les ones electromagnètiques de manera uniforme. La majoria de les partícules dels núvols compleixen l’aproximació de dispersió Rayleigh i per tant l’equació 9 es pot expressar com: ( 10 ) On Kw depèn de l’índex de refracció i absorció del blanc. Els núvols es defineixen com un conjunt de partícules diminutes d’aigua o gel. En aquest cas per a unes temperatures entre 0 i 20 °C les partícules d’aigua tenen un factor |Kw|2≈0,93 i en el cas del gel |Kw|2≈0,2 [8]. Per a facilitar el càlcul del factor η, s’ha definit el paràmetre Z (factor de reflectivitat). Aquest paràmetre es defineix com la suma de la sisena potència dels diàmetres de les partícules contingudes en 1 m3. ( 11 ) A partir de la definició del paràmetre Z, el factor η es pot reescriure com: ( 12 ) Com que el paràmetre Z s’expressa en mm6/m3, es necessita un factor 10-18 per obtenir la Z en m6/m3. Com que això comporta tenir valors molt petits, normalment s’expressa el paràmetre Z en escala logarítmica (dBZ). ( 13 ) 20 Per a obtenir la SNR es necessita saber el valor de secció recta radar, i això no sempre és fàcil d’obtenir. Per això normalment s’especifica quina SNR necessita el sistema per funcionar correctament, i es planteja el problema de la següent manera. En funció de la SNR que el sistema necessita es pot conèixer quina és la secció recta radar mínima que el nostre sistema serà capaç de captar, a partir de l’equació 6. ( 14 ) 21 3. Radar de banda W amb dues antenes 3.1. Requisits i especificacions Requisits del projecte: - Llarg abast: El radar ha de ser capaç de detectar blancs que es trobin a gran alçada. - Velocitat: Ha de ser capaç de detectar blancs en moviment. - Penetrar els núvols: És necessari que la radiació del pols transmès pugui penetrar els núvols de més baixa alçada, per tal de poder detectar blancs a més distància. - Resolució: Capacitat de detectar blancs propers. És a dir, si hi ha dos blancs propers, el radar ha de saber distingir els dos blancs, i no un de sol. Especificacions del projecte: En la taula següent (Taula 3) es mostren les especificacions del radar: Especificació Valor Abast 3 Km Velocitat 50 Km/h Resolució 1,5 m - 10,9 m Freqüència 94 GHz Potència transmesa 21 dBm Taula 3: Especificacions radar Per satisfer aquestes especificacions el radar consta de tres modes de funcionament: PRF= 20 KHz i ΔB= 15 MHz, PRF= 5 KHz i ΔB= 100 MHz i per últim PRF= 2’44 KHz i ΔB= 13’74 MHz. Cada mode té els seus avantatges i inconvenients per això a continuació s’explica una mica que aporta cada mètode. S’ha especificat que la velocitat màxima dels núvols que nosaltres serem capaços de detectar sigui de 50 Km/h (13,89 m/s), per tant la freqüència Doppler màxima detectable (calculada a partir de l’equació 5) serà de 8,7 KHz. Com que el PRF ha de ser major que el doble de la freqüència Doppler, s’agafa el valor de 20 KHz. Per això, hi ha un mode de funcionament que treballa a aquesta freqüència, i és el que ens permetrà fer les mesures dels núvols amb més velocitat. L’amplada de banda del senyal és un compromís entre la resolució longitudinal i la quantitat de potència reflectida. Si l’amplada de banda és elevada la cel·la de resolució disminueix de tamany i per tant la potència reflectida és menor, en canvi, si l’amplada de banda és menor el volum de la cel·la de resolució és més gran i per tant la potència reflectida és major. Per aquest motiu, es tenen dos modes 22 més de funcionament, per a què en cada cas s’utilitzi el mode que més convingui. Per exemple, per a detectar un triedre s’utilitza l’amplada de banda de 100 MHz, ja que la resolució en distància és d’1,5 m, i per tant es pot precisar millor la posició del triedre. En canvi, per detectar núvols s’utilitza l’amplada de banda de 13,74 MHz, ja que la potència reflectida és major. Es treballa a la freqüència de 94 GHz, ja que a aquesta freqüència es poden penetrar els núvols, i a més l’atenuació atmosfèrica no és massa elevada. Tal com es pot veure en la Figura 4. Figura 4: Absorció atmosfèrica dels gasos per a diferents condicions d’humitat 3.2. Estructura del radar Per tal de complir el propòsit del projecte basat en la caracterització i la millora d’un sistema radar FMCW que treballa a 94 GHz i satisfer els requisits esmentats anteriorment s’ha definit la següent estructura de radar. El sistema bàsic del radar es pot veure en el diagrama de blocs de la Figura 5: Figura 5: Diagrama de blocs radar amb dues antenes El diagrama de blocs anterior es pot organitzar en els següents apartats:  Generació de senyal 23  Transmissor  Receptor  Antenes  Alimentació A continuació explicarem amb més detall els blocs anteriors. 3.2.1. Generació de senyal La funció d’aquests blocs és generar un senyal chirp de freqüència 15,66 GHz. DDS (Direct Digital Synthesizer) més filtre El DDS és un dispositiu utilitzat per crear formes d’ona a partir d’una referència de rellotge de freqüència fixa. El DDS està format bàsicament per:  Acumulador de fase  Un ‘mapejador’  Convertidor digital-analògic Un esquema de DDS és el mostrat en la Figura 6: Figura 6: Esquema DDS El funcionament del DDS comença amb l’acumulador de fase on li passes la freqüència que desitges i el senyal de rellotge i ell va situant en cada posició de memòria la fase que li correspon. Tot seguit el mapejador assigna un valor de tensió a cada valor de la fase en funció del senyal que desitges obtenir. Aquests valors de tensió a partir del convertidor digital-analògic es transformen en voltatge que formaran el senyal analògic. A més, després del convertidor se sol posar un filtre per tal d’eliminar els senyals espuris. En el nostre cas, s’utilitza per crear un senyal chirp triangular centrada a una freqüència de 50 MHz. 24 PLL (Phase Locked Loop) És un circuit realimentat que manté una diferència de fase constant entre un senyal de referència i la sortida. Un PLL té tres components bàsics: el detector de fase, el filtre de llaç i l’oscil·lador controlat per tensió (VCO). Tal com es mostra en la Figura 7.  Detector de fase: Compara la fase de la sortida del VCO amb el senyal de referència i proporciona un senyal de sortida proporcional a aquesta diferència de fase.  Filtre pas baix: Elimina el soroll i les components d’alta freqüència generades, de manera que només deixa passar la component de baixa freqüència.  Oscil·lador controlat per tensió: És un oscil·lador amb una freqüència proporcional a la tensió d’entrada. Figura 7: Esquema general d’un PLL En el nostre sistema, el PLL actua com a multiplicador de manera que el circuit queda de la següent manera (Figura 8): Figura 8: Esquema bàsic PLL (HMC703) Al afegir un divisor en el llaç, la freqüència de sortida és igual a la freqüència d’entrada pel valor del divisor. Després del PLL hi ha un filtre per eliminar el senyal de les freqüències espúries que s’hagin pogut generar. El motiu d’aquest filtre s’explicarà més endavant. A continuació s’amplifica el senyal i amb el divisor de potència s’obté la potència que s’entregarà al transmissor i el senyal que s’utilitzarà per a obtenir la freqüència de batut en recepció. 31 En la Figura 16 es pot observar com s’obté senyal en la freqüència 7,82 GHz que correspon als 50 MHz del DDS multiplicats per 156, que és el valor del divisor del PLL. A més, a la freqüència de 15,66 GHz s’obté un harmònic generat pel PLL. Si el Span fos més gran, es podria arribar a veure més harmònics, però si ens fixem, la diferència de potència entre els dos senyals és de 22,94 dB. Per tant, els següents harmònics tindran una potència tan baixa que són gairebé inapreciables. Si connectéssim directament aquest senyal a l’amplificador que hi ha abans del divisor tindríem problemes amb l’harmònic principal. La potència de 4,93 dBm passa per un amplificador de potència que després s’injecta al multiplicador. Si mirem en la Taula 5, el valor màxim d’entrada del multiplicador per 6 veiem que és de 5 dBm. Per tant, la potència d’entrada superarà aquest llindar i es podria fer malbé el multiplicador. Per aquest motiu es va afegir un filtre per eliminar l’harmònic principal i evitar saturar o fer malbé el multiplicador. De manera que en el divisor de potència s’obté només la freqüència de 15,66 GHz, tal com mostra la Figura 17. Figura 17: Senyal en el divisor de potència Si analitzem amb més detall el senyal chirp generat pel PLL obtenim el següent resultat (Figura 18): Figura 18: Senyal chirp 32 L’amplada de banda del senyal chirp és de 2,4 MHz, que en passar pel multiplicador per 6 es converteix en una chirp d’amplada de banda de 14,4 MHz. Un cop sabem que les rampes de freqüència es generen correctament, cal validar que la freqüència de repetició dels polsos és l’adequada. Si el sistema està treballant a uns 15 MHz d’amplada de banda, la PRF hauria de ser de 20 KHz. Tal com es mostra en la figura següent (Figura 19): Figura 19: PRF Si realitzem les mateixes mesures pel mode de funcionament de PRF=2,44 KHz i ∆B=13,74 MHz s’observen els resultats següents (Figura 20): Figura 20: Amplada de banda chirp de 13,74 MHz (Esquerra) i PRF de 2,44 KHz (Dreta) Per últim, pel mode de funcionament amb PRF=5 KHz i ∆B=100 MHz obtenim el resultat de la Figura 21. 33 Figura 21: Amplada de banda chirp de 100 MHz (Esquerra) i PRF de 5 KHz (Dreta) Arribats en aquest punt podem concloure que el sistema de generació de senyal funciona correctament. 3.3.2. Caracterització del transmissor i el receptor Cal comprovar que les potències proporcionades pel fabricant corresponen amb les mesures que es realitzaran. En el cas que no corresponguin cal tenir en compte els valors obtinguts per a refer els càlculs de l’abast del sistema. Per fer les mesures de potència s’utilitza un batímetre com el que es mostra en la Figura 22. Figura 22: Batímetre La primera mesura que es realitzarà és la potència transmesa pel multiplicador per 6. El valor obtingut pel batímetre és de 6,91 dBm. El següent pas és caracteritzar el LNA. El LNA no li podem entregar aquesta potència, ja que la potència d’entrada del LNA ha de ser de -24 dBm com a màxim, tal com s’especifica en la Taula 5. Per això, es col·loca un atenuador entremig que garanteixi que la potència d’entrada sigui inferior a -24 dBm (Figura 23). Per a comprovar que es garanteix aquest nivell de potència, cal alimentar el multiplicador per 6 i amb un 34 sintetitzador de freqüències generar una freqüència a 15,66 GHz que simuli la freqüència que el sistema injectaria al multiplicador per 6. Fet això, cal mesurar la potència a la sortida de l’atenuador i variar l’atenuació de l’atenuador fins a obtenir una potència inferior a -24 dBm. Figura 23: Mesura d’atenuador En el nostre cas, s’ha establert una atenuació de 32,2 dB que proporciona a la sortida una mesura de potència de -25,2 dBm. Un cop es garanteix que no se supera la potència d’entrada nominal del LNA, ja es pot col·locar el LNA. Un cop incorporat el LNA i alimentat correctament la mesura de potència obtinguda és de 6,69 dBm. Per tant, el guany de LNA és de 31,9 dB. A continuació, es col·loca el mesclador i el multiplicador per 6 tal com es mostra en la Figura 24, per obtenir la potència de tota la cadena. Figura 24: Cadena de components En aquest cas, el sintetitzador per a generar el senyal del multiplicador per 6 es configura amb una freqüència de 15,661 GHz, de manera que el senyal de sortida es trobarà en els 60 MHz. Amb l’analitzador d’espectres es pot veure com la potència de sortida és de -3,37 dBm, tal com es mostra en la Figura 25. X6 (TX) Atenuador X6 (RX) LNA Mesclador 35 Figura 25: Potència a la sortida del mesclador Per tant, si la potència de sortida és de -3,37 dBm el guany en recepció és de 23 dB. Tal com ja s’ha comentat en apartats anteriors hi ha la possibilitat d’incorporar un amplificador en el transmissor, així doncs també és important caracteritzar l’amplificador. Per caracteritzar l’amplificador es podria col·locar el multiplicador per 6 juntament amb l’amplificador i mesurar la sortida amb el batímetre, però d’aquesta manera es pot espatllar el batímetre a causa d’entregar-li massa potència. Per això, es col·loca un atenuador de 13,2 dB a la sortida de l’amplificador tal com es mostra en la Figura 26. Figura 26: Estructura caracterització de l’amplificador A partir del muntatge de la figura anterior i alimentant els components adequadament es mesura amb el batímetre una potència de 7,53 dBm. Com que s’ha comprovat que el multiplicador per 6 entrega una potència de 7 dBm, aleshores es pot obtenir el guany de l’amplificador a partir del càlcul següent: ( 16 ) 3.3.3. Caracterització i ajustament de les antenes El procés de caracteritzar les antenes no és del tot senzill, ja que a la freqüència de 94 GHz la distància de camp llunyà de les antenes és d’uns 400 m. A més, a causa de l’alta directivitat de les antenes, situar un objecte amb reflectivitat coneguda a aquesta freqüència i apuntar les antenes per tal de detectar-lo i poder especificar el seu guany, 36 no és un procés que es pugui realitzar fàcilment. A més, s’ha d’estar segur que s’està detectant aquest objecte i no un altre objecte proper, perquè si no els resultats seran erronis. Per això, primer s’ha pensat caracteritzar els alimentadors, ja que és una mesura més fiable. Les mesures dels alimentadors s’han realitzat en la cambra anecoica del soterrani del D3. El primer experiment consisteix en col·locar l’alimentador del receptor a una distància de 8,4 m respecte d’una antena amb guany conegut (20 dB) i a partir de la potència rebuda fer els càlculs adequats per trobar el guany de l’alimentador. En la Figura 27 es pot veure el muntatge en la cambra anecoica. Figura 27: Muntatge cambra anecoica El procediment de mesura és el següent: es col·loca el multiplicador per 6 del transmissor amb l’antena de 20 dB (Figura 28a). S’alimenta el multiplicador per 6 amb una font de tensió, i es configura el sintetitzador a 15,661 GHz i un nivell de potència de 7 dBm. Per altra banda, en recepció tenim el LNA, el mesclador, el multiplicador per 6 i l’alimentador de l’antena receptora (Figura 28b). Un cop ja estan alimentats tots els components i s’ha configurat el sintetitzador amb una freqüència de 15,66 GHz i un nivell de potència de 6 dBm, ja es pot obtenir la primera mesura amb l’analitzador (Figura 29). Transmissor Receptor 37 (a) (b) Figura 28: Transmissor (a) i receptor (b) Figura 29: Potència rebuda amb alimentador RX Amb una potència en recepció de -25,58 dBm i fent els càlculs pertinents obtenim un guany de 13,87 dB. Es repeteix la mesura canviant l’alimentador anterior per l’alimentador del transmissor per tal de comprovar que els dos alimentadors són aproximadament iguals. Fet aquest canvi, s’obté la següent mesura (Figura 30): 38 Figura 30: Potència rebuda amb alimentador TX Amb aquesta potència s’obté un guany de 13,7 dB que no varia massa del guany anterior. Per tant, es pot assumir que els dos alimentadors són pràcticament iguals. Per ajustar les antenes es col·loca en el terrat del D3 l’antena receptora i els components de recepció, però amb el senyal de sortida agafat directament del mesclador (sense amplificador ni filtres de sortida), ja que no necessitem amplificar el senyal. Amb el sintetitzador generem un to a 15,66 GHz i de 6 dBm que s’injecta al multiplicador per 6. En el terrat del D5 (a 84 m del receptor) se situa el sistema transmissor que en aquest cas està format per una antena de 20 dB de guany. Amb un sintetitzador generem un to de 15,661 GHz i 7 dBm de potència perquè és la potència que hauria d’entregar el multiplicador per 6. En la figura següent es pot veure un esquema del sistema de mesures. En la part esquerra es troba l’esquema del sistema receptor que s’ha situat en el terrat del D3, i en canvi, en la part dreta hi ha el sistema transmissor situat al terrat del D5. 39 Figura 31: Esquema mesura guany antenes Amb aquestes freqüències dels sintetitzadors, en l’analitzador d’espectres que tenim en recepció hauríem d’obtenir un senyal a 6 MHz, ja que aquesta diferència d’1 MHz que tenim entre el receptor i el transmissor al passar pel multiplicador per 6 del transmissor, la diferència passar a ser de 6 MHz. Un cop ja està tot el sistema muntat i es veu la potència en l’analitzador, es va movent l’antena (variant posició i inclinació) i la posició dels alimentadors fins a obtenir la màxima potència (Figura 32). Aquest mateix procediment es va seguir per l’altra antena, per tal de què les dues antenes estiguessin ben apuntades. Figura 32: Potència amb antenes alineades 40 A més, com que es té el guany de l’antena transmissora i la potència en recepció, es pot obtenir una aproximació del guany de l’antena receptora. Tot i que el guany que s’obté no és massa realista, ja que l’antena no es troba en camp llunyà. 3.3.4. Caracterització de l’amplificador i els filtres en banda base El circuit a caracteritzar està format per un amplificador, juntament amb un o dos filtres que han variat per a fer diferents mesures. Les mesures es realitzen utilitzant un sintetitzador amb un nivell de potència de -45 dBm que farà un escombrat en freqüència, i els resultats es veuran utilitzant un analitzador d’espectre. Per als filtres amb freqüència de tall elevada s’ha utilitzat un analitzador de xarxes per caracteritzar-los. La primera caracterització consta d’un filtre passa alt a una freqüència de tall aproximadament de 8,91 MHz. Aquest filtre s’utilitza per a fer mesures a llarga distància, de manera que els blancs propers els atenua per tal d’evitar saturar el sistema. La caracterització del filtre es pot veure en la Figura 33. Figura 33: Resposta del filtre a 8,91 MHz Com que li hem injectat una potència de -45 dBm i s’obté com a màxim una potència de 0 dBm, podem afirmar que el guany de l’amplificador és aproximadament de 45 dB. També s’ha realitzat i caracteritzat un filtre passa alt amb una freqüència de tall de 500 KHz. Aquest filtre s’ha utilitzat per a fer mesures en edificis o objectes a no gaire distància. Un altre filtre caracteritzat és el que té una freqüència de tall a 1,2 MHz (Figura 34). Aquest filtre s’ha realitzat en una altra placa de manera que es pot incorporar juntament amb un altre filtre i permet tenir diferents atenuacions per a certs rangs de distància. Un exemple d’aquesta unió de dos filtres és el resultat que es mostra en la Figura 35 en què tenim el filtre d’1,2 MHz i el filtre de 500 KHz. 47 Figura 42: Turó d’en Cors Figura 43: Mesures Turó Finalment s’apunta el sistema cap al cel i es realitzen diferents mesures. Primerament es fa una mesura amb el cel sense presència de núvols per tenir una referència. Tot seguit ja es poden fer les mesures amb el cel ennuvolat. Si es comparen la mesura amb núvols amb la mesura sense núvols, s’obté el següent resultat (Figura 44). La mesura amb núvols es va realitzar just abans que comences a ploure, per tant els núvols eren bastant densos, a més es va realitzar una integració de 1000 polsos per millorar la SNR. 01000 2000 3000 4000 5000 6000 -120 -100 -80 -60 -40 -20 0 X: 1273 Y: -21.74 m dBm Potència vs distància 48 Figura 44: Mesura núvols Si ens fixem en les mesures, es pot veure que entre els 600 m i els 2300 m es detecten núvols, ja que la potència rebuda està per sobre de la potència de referència. Si observem la potència dels núvols que es troben a la distància de 1400 m, la potència rebuda és de -72 dBm aproximadament. Aquesta potència correspon a uns núvols amb una reflexió de 19,6 dBZ. Per poder detectar núvols menys densos es va utilitzar un digitalitzador que permetés fer una major integració de polsos. En concret es va utilitzar el digitalitzador PXI 5124 i es va fer una integració de 8000 polsos. Malgrat aquest increment de polsos, se seguia sense poder detectar núvols amb menys densitat, ja que la relació senyal-soroll era tan baixa que per molt que s’integressin més polsos els resultats no milloraven. 3.6. Incidències Al llarg del treball s’han detectat les següents incidències:  Massa potència en el receptor. Saturació dels components.  Freqüències espuri en l’analitzador d’espectres.  Resultats poc satisfactoris. La primera incidència es va detectar durant la realització dels tests de detecció del triedre i la detecció d’edificis. Al ser objectes que es trobaven a poca distància, arribava massa potència i els components de recepció se saturaven. Això feia que les mesures no fossin correctes. Aquest problema va sorgir perquè el sistema estava pensat per a fer mesures a llarga distància on les potències que es mesuren no són massa elevades. Per solucionar aquest problema, es va decidir posar un nou filtre abans de l’amplificador. D’aquesta manera el sistema ja no se saturava i les mesures eren més fiables. 01000 2000 3000 4000 5000 6000 -120 -110 -100 -90 -80 -70 -60 -50 -40 m dBm Potència vs distància Amb núvols Sense núvols 49 El problema de les freqüències espuri que es veien en l’analitzador dificultava la detecció d’objectes propers a aquestes freqüències. Revisant el sistema es va poder veure que els espuris els generava un cable del DDS. Durant els tests de detecció dels núvols va aparèixer un nou espuri que no s’havia detectat en els tests anteriors. El motiu de què no es detectés amb els tests anteriors es deu al fet que la potència d’aquest espuri era bastant baixa i quedava emmascarada pel soroll. Però durant la realització dels tests de detecció de núvols es va fer integració de polsos, de manera que la relació senyal-soroll augmentava fins al punt que l’espuri ja era apreciable. Després de fer diferents proves per mirar d’esbrinar qui era el causant d’aquell espuri es va poder observar que tornava a ser el DDS, en aquest cas era l’alimentació del DDS la que originava l’espuri. Per tal de solucionar aquest problema es va col·locar un condensador en l’alimentació del DDS que causava l’espuri. A causa dels mals resultats obtinguts a l’hora d’apuntar les antenes i el baix guany que ens proporcionaven es va decidir canviar el disseny del sistema. 50 4. Millores en el radar de banda W 4.1. Propostes radar A causa de l’alt valor de reflectivitat que el radar necessita per a detectar els blancs s’ha estudiat diferents millores. Bàsicament s’han plantejat tres opcions: una d’elles mantenint el radar amb dues antenes i les altres dues opcions amb un radar funcionant amb una única antena. A continuació s’explicaran amb més detall aquestes opcions. 4.1.1. Radar amb dues antenes: En aquest cas, el sistema és el mateix que l’explicat en apartats anteriors. El que canvia és que s’ha invertit en comprar una antena Cassegrain amb un guany més elevat que la parabòlica de la firma Televés. Per tant, només caldria canviar l’antena parabòlica que hi ha en recepció per la Cassegrain i realitzar l’adaptació del sistema receptor en la nova antena. 4.1.2. Radar amb una sola antena: L’esquema del sistema per una sola antena és el que es mostra en la Figura 45: Figura 45: Diagrama de blocs radar amb una antena El sistema de generació de senyal és el mateix per una antena que per dues, per això no és necessari tornar a explicar el seu funcionament. Per una antena el que canvia és que s’ha afegit un circulador que ens permet entregar el senyal a l’antena i al mateix temps, el senyal captat per l’antena se subministra al mesclador. Tal com es veu en la Figura 45, s’ha canviat el divisor de potència per un acoblador direccional. El motiu d’aquest canvi és que en multiplicar el senyal per 6 abans de dividir la potència, el senyal es troba a la freqüència de 94 GHz i el divisor de potència no és capaç de treballar a tan alta freqüència. És important destacar que en aquest cas no es pot incloure el LNA per a reduir el factor de soroll. El motiu de no poder incloure el LNA és que el guany del LNA és de 26 dB, i l’aïllament dels circuladors sol ser de 15 dB aproximadament. Per tant, la potència transmesa saturaria el mesclador, ja que si transmetem 7 dBm li estaríem entrant una potència de 18 dBm. 51 Una altra opció de disseny pel sistema amb una antena és el mostrat a continuació (Figura 46): Figura 46: Diagrama de blocs radar amb una antena i sense acoblador En aquest cas el funcionament és igual que l’anterior amb la peculiaritat de què el mesclador és del tipus ‘single ended’. Aquest tipus de mesclador permet que les dues entrades s’injectin pel mateix port. Gràcies a aquest tipus de mesclador, l’acoblador direccional ja no és necessari. Com que la potència transmesa és superior a l’aïllament del circulador hi ha una part de la potència transmesa que s’injecta al mesclador i això permet que el sistema pugui funcionar. Tot i això, tal com s’ha explicat abans, no és possible incorporar el LNA, ja que si no saturaríem el mesclador. 4.2. Estudi de les diferents opcions En aquest apartat s’analitzaran les corbes de reflectivitat per als diferents esquemes del radar per tal de decidir quina és la millor opció. Per poder comparar aquests resultats amb els del sistema original es mantindran les mateixes especificacions. És a dir, que es treballa amb una PRF de 2,44 KHz i una amplada de banda de 13,74 MHz, que el valor de |Kw|2=0,93 i que es necessita una SNR de 10 dB. Pel cas de dues antenes on l’antena transmissora és una parabòlica i l’antena receptora és una Cassegrain s’obté una corba com la de la Figura 47. Els paràmetres del sistema són els mateixos que els de la Taula 6, només cal variar el guany de l’antena receptora (56 dB). 52 Figura 47: Reflectivitat detectable pel cas d’una antena parabòlica i una antena Cassegrain Amb una única antena Cassegrain i tenint en compte les dades de la Taula 8. Teòricament s’haurien d’obtenir uns resultats similars al de la Figura 48. General Valor Unitats Freqüència portadora 94 GHz Longitud d’ona (λ) 3,2 mm Eficiència il·luminació (ηil) 20% Àrea geomètrica 0,7 m^2 Guany antena 56 dB Potència transmesa -9 dBw Temperatura equivalent 6000 K Blancs puntuals / Blancs de superfície PRF (Pulse Repetition Frequency) 5 kHz Amplada pols 0,1 GHz Blancs Volumètrics PRF (Pulse Repetition Frequency) 20000/2440 Hz -25 -20 -15 -10 -5 0 5 10 15 20 100 500 1000 1500 2000 2500 3000 3500 4000 4500 5000 dBZ R(m) 53 Amplada pols 15000/13740 kHz Constants c 3,00E+08 m/s k 1,38E-23 J/K T0 290 K Taula 8: Paràmetres radar amb una única antena Cassegrain Figura 48: Reflectivitat detectable pel cas amb una única antena Cassegrain Un cop s’han analitzat els mètodes per separat, es pot fer una gràfica amb els tres mètodes per a fer una millor comparació (Figura 49). Figura 49: Comparació reflectivitats detectables -35 -30 -25 -20 -15 -10 -5 0 5 10 100 500 1000 1500 2000 2500 3000 3500 4000 4500 5000 dBZ R(m) -40 -30 -20 -10 0 10 20 30 40 dBZ R(m) Parabòliques Cassegrain Parabòlica i cassegrain 54 Tal com es pot veure en la gràfica anterior, a uns 1000 m d’altitud amb el sistema que es té actualment, es necessiten núvols amb reflectivitats superiors a 10 dBZ. Els núvols amb aquestes reflectivitats són els núvols de pluja, però el radar encara no està adaptat per a fer mesures mentre està plovent. En canvi, pels altres dos casos ja es podrien detectar alguns núvols, tot i que haurien de ser núvols bastant densos. Per millorar aquests resultats es pot fer una integració de polsos. Per exemple, amb una integració de 1000 polsos, s’obtenen els resultats següents (Figura 50): Figura 50: Comparació reflectivitats detectable amb integració de polsos Fent integració de polsos amb les dues antenes parabòliques es poden començar a veure núvols densos a uns 1000 m. Però la gran majoria de núvols no es detectaran, per això aquests resultats encara no són massa bons. Pel radar amb una antena parabòlica i una Cassegrain ja es podrien veure bastant tipus de núvols. Tot i que pel radar amb una antena Cassegrain, ja gairebé podríem veure la majoria de núvols. Un cop s’han vist aquests resultats es pot concloure que el millor esquema radar és el d’una antena Cassegrain. Ja que ens permet detectar la majoria dels núvols. -60 -50 -40 -30 -20 -10 0 10 20 dBZ R(m) Parabòliques Cassegrain Parabòlica i cassegrain 55 5. Pressupost Maquinari Component Model Fabricant Cost C.I. DDS AD9858 Analog Devices 200 € C.I. PLL HMC703 Analog Devices 795 € Amplificador ZX60-183+ Minicircuit 176 € Divisor de potència 4316-2 Narda 225 € Multiplicador per 6 (receptor) FMA-92020615-01 Ducommun 3790 € Multiplicador per 6 (transmissor) 936W94-10/387 Miwave 3790 € Mesclador MXP-10-RSSSL Millitech 1540 € LNA HLNAW-241 HXI - Amplificador AMP-10-10030 Millitech 9900 € Ventilador 10 € (2 unitats) Antenes 7536 Televes 76 € (2 unitats) Arduino Uno 23 € Digitalitzador PXI-5122 National Instruments 27000 € Altres materials (cablejat, connexions, estructura radar...) 3000 € Total 50525 € Taula 9: Preus del maquinari 56 Programari Programa Cost Matlab 2000 € Visual Studio 1337 € Total 3337 € Taula 10: Preus del programari 63 Realitzar el document Proposta de TFG i Pla de Treball Data de finalització prevista: 28-2-2016 Inici d’esdeveniment: 23-2- 2016 Fi de l’esdeveniment: 1-3- 2016 Tasca interna T1: Escriure el document. Tasca interna T2: Revisar el document. Entregues: Document Proposta de TFG i Pla de Treball Dates: Primera setmana de març. Projecte: Canviar mode funcionament WP ref: WP7 Constituent principal: Maquinari Pàgina 7 de 18 Descripció breu: Canviar el mode de funcionament del sistema a PRF=5 KHz i ΔB=100 MHz. I conèixer que s’ha de canviar pels altres mètodes. Data d’inici prevista: 24-3- 2016 Data de finalització prevista: 29-3-2016 Inici d’esdeveniment: 29-2- 2016 Fi d’esdeveniment: 2-3-2016 Tasca interna T1: Analitzar circuit DDS i el seu datasheet. Tasca interna T2: Variar el circuit. Tasca interna T3: Comprovar que els canvis s’hagin realitzat correctament. Entregues: Dates: Projecte: Filtre sortida WP ref: WP8 Constituent principal: Prototip maquinari Pàgina 8 de 18 Descripció breu: Data d’inici prevista: 29-2-2016 64 Obtenir la resposta del filtre per a les diferents freqüències. Variar el filtre en cas que sigui necessari. I tornar-lo a caracteritzar. Data de finalització prevista: 23- 3-2016 Inici d’esdeveniment: 2-3-2016 Fi d’esdeveniment: 4-3-2016 Tasca interna T1: Caracteritzar el filtre. Tasca interna T2: Dissenyar els nous filtres (bobina, condensador). Tasca interna T3: Modificar el circuit. Tasca interna T4: Caracteritzar els nous filtres. Entregues: Caracteritzacions dels filtres. Dates: Primera setmana de març. Projecte: Codi WP ref: WP9 Constituent principal: Programari Pàgina 9 de 18 Descripció breu: Crear codi per a poder processar les dades captades i utilitzar matlab per mostrar dades. Data d’inici prevista: 30-3- 2016 Data de finalització prevista: 14-4-2016 Inici d’esdeveniment: 5-3- 2016 Fi d’esdeveniment: 10-3- 2016 Tasca interna T1: Codi per captar dades. Tasca interna T2: Crear codi matlab per mostrar les dades capturades. Tasca interna T3: Crear GUI per a fer més fàcil el processament de les dades. Entregues: Codi en matlab. Dates: Segona setmana de març. 65 Projecte: Calibratge sistema radar WP ref: WP10 Constituent principal: Maquinari Pàgina 10 de 18 Descripció breu: Caracteritzar els alimentadors i les antenes, millorar l’alineament de les antenes, fer un calibratge del radar. Data d’inici prevista: 19-4- 2016 Data de finalització prevista: 2-5-2016 Inici d’esdeveniment: 9-3- 2016 Fi d’esdeveniment: 4-4-2016 Tasca interna T1: Caracterització de les antenes. Tasca interna T2: Caracterització dels alimentadors. Tasca interna T3: Millorar l’alineament de les antenes. Tasca interna T4: Calibratge radar. Entregues: Dates: Projecte: Tests WP ref: WP11 Constituent principal: Tests Pàgina 11 de 18 Descripció breu: Detectar triedre a diferents distàncies, detectar edificis, detectar muntanyes, detectar núvols. Data d’inici prevista: 3-5-2016 Data de finalització prevista: 17-5-2016 Inici d’esdeveniment: 15-3- 2016 Fi d’esdeveniment: 27-4-2016 Tasca interna T1: Detectar triedre. Tasca interna T2: Detectar edificis. Tasca interna T3: Entregues: Mesures edificis, muntanyes. Dates: Cinquena setmana d’abril. 66 Detectar muntanyes. Tasca interna T4: Detectar núvols. Projecte: Caracterització sistema una antena WP ref: WP12 Constituent principal: Maquinari Pàgina 12 de 18 Descripció breu: Caracteritzar els components, comparar els valors amb el que diu el fabricant. Per a saber exactament les pèrdues dels components, les potències de sortida de cada component... Data d’inici prevista: 1-4- 2016 Data de finalització prevista: 4-4-2016 Inici d’esdeveniment: 1-4- 2016 Fi d’esdeveniment: 4-4-2016 Tasca interna T1: Caracteritzar els components. Tasca interna T2: Comparar els resultats mesurats amb els teòrics. Entregues: Dates: Projecte: Link budget sistema amb una antena WP ref: WP13 Constituent principal: Simulacions Pàgina 13 de 18 Descripció breu: Fer una previsió de la distància a la qual el nostre sistema és capaç de detectar blancs, quin tipus de blancs és capaç de detectar... Data d’inici prevista: 23-3-2016 Data de finalització prevista: 31-3-2016 Inici d’esdeveniment: 1-4-2016 Fi d’esdeveniment: 27-4-2016 Tasca interna T1: Recopilar totes les característiques dels components. Tasca interna T2: Fer els càlculs. Tasca interna T3: Entregues: Full Excel amb les característiques i els resultats. Dates: Tercera setmana d’abril. 67 Analitzar els resultats, en funció dels requeriments del sistema. Projecte: Revisió critica WP ref: WP14 Constituent principal: Pàgina 14 de 18 Descripció breu: Redactar el document Revisió Crítica. Data d’inici prevista: 27-4- 2016 Data de finalització prevista: 8-5-2016 Inici d’esdeveniment: 27-4- 2016 Fi d’esdeveniment: 9-5-2016 Tasca interna T1: Escriure el document. Tasca interna T2: Revisar el document. Entregues: Revisió Crítica Dates: 9-5-2016 Projecte: Millorar sistema radar WP ref: WP15 Major constituent: Maquinari Pàgina 15 de 18 Descripció breu: Implementar possibles millores. Com per exemple incorporar un amplificador de potència. Data d’inici prevista: 10-5- 2016 Data de finalització prevista: 18-5-2016 Inici d’esdeveniment: 10-5- 2016 Fi de l’esdeveniment: 18-5- 2016 Tasca interna T1: Afegir amplificador. Tasca interna T2: Reforçar el sistema. Entregues: Dates: 68 Tasca interna T3: Altres millores. Projecte: Reparar WP ref: WP16 Major constituent: Maquinari Pàgina 16 de 18 Descripció breu: Arreglar possibles problemes que hagin pogut sorgir durant els tests, i comprovar el correcte funcionament del sistema. Data d’inici prevista: 18-5- 2016 Data de finalització prevista: 23-5-2016 Inici d’esdeveniment: 18-5- 2016 Fi de l’esdeveniment: 23-5- 2016 Tasca interna T1: Reparar problemes. Tasca interna T2: Comprovar el funcionament. Entregues: Dates: Projecte: Mesures WP ref: WP17 Major constituent: Mesures Pàgina 17 de 18 Descripció breu: Realitzar noves mesures després de les millores realitzades i un cop s’han reparat els problemes detectats en tests anteriors. Data d’inici prevista: 23-5- 2016 Data de finalització prevista: 13-6-2016 Inici d’esdeveniment: 23-5- 2016 Fi de l’esdeveniment: 13-6- 2016 Tasca interna T1: Mesures muntanyes. Tasca interna T2: Entregues: Dades núvols. Dates: Cinquena setmana de maig. 69 Mesures núvols. Projecte: Memòria WP ref: WP18 Major constituent: Pàgina 18 de 18 Descripció breu: Redactar la memòria. Data d’inici prevista: 20-5- 2016 Data de finalització prevista: 27-6-2016 Inici d’esdeveniment: 20-5- 2016 Fi de l’esdeveniment: 27-6- 2016 Tasca interna T1: Redactar la memòria Tasca interna T2: Revisar la memòria. Entregues: Memòria Dates: 27-6-2016 70 Apèndix B: Informació per canviar mode funcionament Aquest apèndix s’ha realitzat per a facilitar la feina a les persones que continuïn desenvolupant aquest projecte. Bàsicament s’explica el que s’ha de fer per a canviar de mode de funcionament. Per canviar l’amplada de banda s’ha de tocar el component PIC18F4520 situat en el circuit DDS. En funció del mode amb el qual es vulgui treballar s’ha de situar les connexions que es comenten a continuació:  Amplada de banda de 15 MHz S’ha de situar a massa els pins 26 i 27  Amplada de banda de 13,74 MHz S’ha de situar a massa el pin 27 i el pin 26 a alimentació.  Amplada de banda de 100 MHz S’ha de situar a massa el pin 26 i el pin 27 a alimentació. La configuració dels pins és la que es mostra en la imatge següent: Figura 51: Pins PIC18F4520 Si ens fixem en el circuit el procediment que s’ha de realitzar és el següent: 71 Figura 52: Circuit DDS Els cables vermells que surten del PIC18F4520 estan connectats als pins 26 i 27, per tant només cal connectar-los a massa o a una tensió positiva en funció del mode al qual es vol treballar. Per canviar la PRF s’ha de variar les connexions del CMOS 74HC_HCT4020. El funcionament d’aquest component bàsicament es basa en un factor divisor per 2 en funció del pin seleccionat. En la figura següent es pot veure el factor divisor que aplica cada pin. Figura 53: Factor divisor 74HC_HCT4020 Si se selecciona el pin Q0, és a dir sense cap factor divisor, el PRF és de 10240 KHz. Per tant, per seleccionar la PRF de 20 KHz, 2,44KHz i 5KHz s’ha de seleccionar els pins Q9, Q12 i Q11 respectivament. PIC18F4520 74HC_HCT4020 Massa del sistema 72 La configuració dels pins és la següent: Figura 54: Pins 74HC_HCT4020