Módulo de correlación y detección en guía de onda y banda Q para el polarímetro del proyecto EPI

Abstract

RESUMEN. La radiación del Fondo Cósmico de Microondas es una forma de radiación electromagnética que llena el Universo por completo y que representa una herramienta fundamental para comprender las propiedades del mismo. Sin embargo la realización de estudios encaminados a la medida de la polarización del Fondo Cósmico de Microondas es un verdadero reto, siendo una de las tareas más arduas y complicadas la separación de la emisión debida al mismo de la del resto de fuentes. Caracterizar la polarización y detectar las ondas gravitatorias del Fondo Cósmico de Microondas requiere años de observación. Varios equipos de investigación constituyen hoy grandes redes de polarímetros con el fin de acelerar las observaciones. El presente trabajo se enmarca dentro del programa CONSOLIDER-Ingenio del Ministerio de Ciencia e Innovación del Gobierno de España. A través del proyecto EPI (Exploring the Physics of Inflation) de dicho programa se pretende realizar el estudio observacional del Universo complementando en datos del Fondo Cósmico de Microondas obtenido por el experimento QUIJOTE y el satélite Planck. Para conseguir estos objetivos es crucial el desarrollo de un nuevo instrumento a 41 GHz que permita extender el rango actual del experimento QUIJOTE (a 31 GHz) e incremente su sensibilidad. El nuevo instrumento a 42 GHz estará compuesto por unos 40 polarímetros (el número final no está aún definido) basados en la estructura del polarizador a 31 GHz del proyecto QUIJOTE. A lo largo de esta Tésis de Máster se abordará el diseño y caracterización de un nuevo módulo de detección y correlación para la banda de 35 a 47 GHz basado principalmente en tecnología de guía de onda que mejorará previsiblemente las prestaciones en cuanto a pérdidas y aislamientos entre los parámetros de Stokes (Q, U , I) que caracterizan la polarización del Fondo Cósmico de Microondas. Este módulo se encargará de la correlación entre las señales a través de los acopladores híbridos de 90º, de la detección con detectores basados en diodos Schottky y de la amplificación en baja frecuencia con amplificadores operacionales. Se abordará el análisis teórico de la nueva estructura propuesta y del resto de dispositivos que componen el módulo detector así como su diseño, a través de herramientas de simulación electromagnética en 3D, de un acoplador 3 dB, 90º y un desfasador 90º en tecnología guiada. Igualmente se diseñarán y caracterizarán una transición WR22 a microstrip y los amplificadores de video. Se realizará además la caracterización experimental de aquellos dispositivos en los que sea posible.