Progettazione, realizzazione e caratterizzazione della catena ricevente per il sistema SADino precursore del Sardinia Aperture Array Demonstrator (SAAD)
Il presente rapporto tecnico riassume la progettazione, realizzazione e caratterizzazione della catena di componenti a microonde e a radio frequenza per l’acquisizione del segnale del sistema SADino, precursore del Sardinia Aperture Array Demonstrator (SAAD). Il progetto SAAD prevede la realizzazione di un aperture array composto da 128 antenne Vivaldi a doppia polarizzazione lineare [1-7], installate al sito del Sardinia Radio Telescope (SRT), ciascuna delle quali verrà collegata alla sua catena dedicata di componenti a microonde per l’acquisizione del segnale, che permette di trasportare il segnale analogico rilevato in radio frequenza dall’antenna fino al back-end digitale. Con l’obiettivo di eseguire velocemente i primi test, inizialmente si è deciso di implementare parzialmente l’array SAAD. L’implementazione parziale del sistema SAAD prende appunto il nome di SADino, che prevede la realizzazione di un mini-array di 16 elementi a doppia polarizzazione, con il quale è possibile effettuare le prime osservazioni e i primi test di beam-forming con il back-end digitale dedicato basato sulle schede Italian Tile Processing Module (iTPM) [8]. Con SADino sono state scelte solo 16 antenne (a doppia polarizzazione) dell’intero array SAAD da 128 elementi, disposte in maniera casuale, poiché il back-end digitale iTPM è dotato di soli 32 ingressi.
La catena ricevente (una per ogni canale di polarizzazione di ciascuna antenna Vivaldi) è stata progettata basandosi sui risultati di una campagna di misure, effettuata nell’estate del 2020, utile a valutare la presenza in banda di segnali interferenti generati dall’uomo e indesiderati per le attività di ricerca radioastronomica, noti come radio frequency interference (RFI) [6]. Per l’esecuzione di tale campagna di misure, si è utilizzata una delle antenne Vivaldi del SAAD, equipaggiandola con una catena di acquisizione del segnale che ha fatto da precursore (almeno per quanto riguarda la valutazione degli stadi di amplificazione) alla versione finale di catena ricevente da utilizzare sul sistema SADino, precursore dell’intero SAAD. L’obiettivo di questa campagna di misure RFI è stato quello di selezionare una banda di frequenze il più possibile libera da segnali indesiderati e contenuta ovviamente all’interno della banda di lavoro delle antenne che costituiscono l’array. Le antenne Vivaldi del SAAD sono state progettate per lavorare con buona efficienza in un range di frequenze che va da 50 MHz a 500 MHz [4], mentre i componenti a microonde che costituiscono la catena di acquisizione del segnale sono ottimizzati per lavorare nel range di frequenze selezionato in base ai risultati delle misure RFI e all’interno del quale poi opererà il telescopio.
In questo rapporto interno vengono presentati i risultati della campagna di misure RFI preliminare, illustrando la catena ricevente utilizzata per queste misure (vedi Sezione 2). Nella Sezione 3 viene descritta la progettazione, realizzazione e caratterizzazione della catena di componenti a microonde per ciascuna antenna del sistema SADino. Nella Sezione 4 viene descritto il sistema di alimentazione che permette di alimentare i componenti attivi inseriti all’interno della catena ricevente e, infine, nella Sezione 5 si riportano le considerazioni conclusive sul lavoro svolto
