Desenvolupament i estudi comparatiu d'oscil·ladors locals per a un radiòmetre en banda L

Abstract

This thesis has been developed in the frame of the ESA scientific mission SMOS. Its purpose is to retrieve data about the soil moisture and ocean salinity in order to track extreme meteorological phenomena and to improve the current models so as to generate global climate change forecasts. The SMOS mission has been providing data since its launch on 2009, which has given the opportunity not only to use the data for the abovementioned purpose, but also some potential performance improvements have been identified to be implemented in a future operative phase known as SMOSops. Among some important improvements the performance of the local oscillator is included, as far as phase drift in temperature is concerned. This has a direct impact in data quality. Thus, the main goal of this thesis is to design a local oscillator to minimise those drifts, and consequently three different architectures of frequency synthesizers have been designed, bread boarded and measured. This thesis presents the theoretical basis for oscillator design, lists the main requirements applicable to the current SMOS local oscillator as well as describes the implemented designs detailing the operational basis for each oscillator. As an output to this investigation and its related activities, a set of new phase performance requirements have been stablished for SMOSops. It?s been demonstrated by means of measurements that one of the designed architectures meets those requirements. Therefore, it is considered as a strong basis for future design of flight oscillators to be used within the SMOSops mission.

Este PFC se enmarca en la misión científica de la ESA denominada SMOS. El objetivo de SMOS es recoger información sobre la humedad de la tierra y la salinidad de los océanos a efectos de monitorizar los fenómenos meteorológicos extremos y mejorar los modelos actuales con tal de elaborar previsiones sobre el cambio climático global. El satélite SMOS ha ido proporcionando datos desde su lanzamiento en 2009, hecho que ha permitido no sólo utilizar los datos para el objetivo mencionado anteriormente, sino también se han podido identificar una serie de mejoras a realizar de cara a una fase operativa denominada SMOSops. Uno de los cambios importantes a realizar es la mejora de las prestaciones del oscilador local en términos de variación de fase en temperatura, que impacta directamente en la calidad de los datos obtenidos. El objetivo principal de este PFC es diseñar un oscilador local que minimice estas derivas, y a tal efecto se han diseñado, prototipado y medido tres arquitecturas diferentes de sintetizador de frecuencia. Este PFC presenta las bases teóricas sobre las cuales se han efectuado los diseños, lista los requisitos principales aplicables sobre el oscilador local embarcado en SMOS y describe los diseños realizados detallando los principios de funcionamiento de cada oscilador. Como resultado de la investigación y las actividades relacionadas con ella se derivan los nuevos requisitos de fase aplicables al OL de SMOSops. Se ha demostrado mediante medida que una de las arquitecturas diseñadas cumple los requisitos mencionados y por lo tanto sirve como base de diseño para el futuro oscilador local de vuelo de la misión SMOSops.

Aquest PFC s?emmarca dins de la missió científica de la ESA anomenada SMOS. L?objectiu d?SMOS és recollir informació sobre la humitat del sòl i la salinitat dels oceans per tal de monitoritzar fenòmens meteorològics extrems i millorar els models actuals per tal d?elaborar previsions sobre el canvi climàtic global. El satèl·lit SMOS ha estat proporcionant dades des del seu llançament el 2009, fet que ha permès no tan sols fer servir les dades per l?objectiu mencionat anteriorment, sinó que s?han pogut identificar una sèrie de millores a realitzar de cara a una fase operativa anomenada SMOSops. Un dels canvis importants a realitzar és la millora de les prestacions de l?oscil·lador local en quant a variació de la fase en temperatura, que impacta directament en la qualitat de les dades obtingudes. L?objectiu principal d?aquest PFC és dissenyar un oscil·lador local que minimitzi aquestes derives, i a tal efecte s?han dissenyat, prototipat i mesurat tres arquitectures diferents de sintetitzadors de freqüència. Aquest PFC presenta les bases teòriques sobre les quals s?han efectuat els dissenys, llista els requisits principals aplicables sobre l?oscil·lador local embarcat a l?SMOS i descriu els dissenys realitzats tot detallant els principis de funcionament de cada oscil·lador. Com a resultat de la investigació i les activitats relacionades amb aquest PFC se?n deriven els nous requisits de fase aplicables per l?OL d? SMOSops. S?ha demostrat mitjançant mesura que una de les arquitectures dissenyades compleix els citats requisits i per tant serveix com a base de disseny pel futur oscil·lador local de vol de la missió SMOSops.