Instrumentación para el estudio del Fondo Cósmico de Microondas

Abstract

El objetivo principal de este Trabajo de Fin de Grado (TFG) ha sido la adquisición de competencias en la realización de tareas relacionadas con el desarrollo de instrumentación para el estudio de la polarización del Fondo Cósmico de Microondas (FCM). Para ello, se han llevado a cabo diversas tareas de medida y caracterización de instrumentación en el laboratorio, de análisis y caracterización de errores sistemáticos medidos en el laboratorio y finalmente de modelado y simulación del haz sintetizado de un interferómetro de microondas. En concreto, se han estudiado y caracterizado el funcionamiento de varios equipos de laboratorio: un generador de onda continua con un rango de frecuencia desde 8 KHz hasta 50 GHz y un sintetizador de frecuencia de 10 a 20 GHz. Asimismo, se han analizado los errores obtenidos en los ángulos polares y eficiencias de polarización medidos en el laboratorio con un demostrador de polarímetro de microondas, y se han caracterizado mediante funciones sinusoidales que ajustan dichos errores. Para finalizar, se han modelado distintas distribuciones del array de antenas de un interferómetro de microondas y se han simulado y analizado sus haces sintetizados, para encontrar las distribuciones óptimas en términos de lóbulos laterales y simetría de haz.

The main goal of this Final Degree Project has been to acquire the competences in the performance of tasks related to the development of instrumentation for the study of the polarization of the Cosmic Microwave Background (CMB). To achive this, various tasks of measurement and characterization of instrumentation have been carried out in the laboratory, also of analysis and characterization of systematic errors measured in the laboratory and finally of modeling and simulation of the synthesized beam of a microwave interferometer. Specifically, the operation of various laboratory equipment has been studied and characterized: a continuous wave generator with a frequency range from 8 KHz to 50 GHz and a frequency synthesizer with a range from 10 to 20 GHz. Furthermore, the errors obtained from the polar angles and efficiencies of polarization measured in the laboratory with a microwave polarimeter demonstrator were analyzed, obtaining sinusoidal functions that adjust to these errors. Finally, different distributions of the array of antennas of a microwave interferometer have been modeled and their synthesized beams have been simulated and analyzed, to find the optimal distributions in terms of side lobes and beam symmetry.