Diseño, implementación y validación de un sistema de detección de impulsos de VHF producidos por descargas eléctricas tipo rayo

Abstract

En este trabajo se propone un sistema de detección de impulsos de VHF utilizando un dispositivo de radio definido por software (SDR) y una referencia de tiempo absoluta para la implementación a futuro de la técnica de localización de tiempo de llegada (TOA). Este desarrollo se basa en el trabajo realizado en el New Mexico Institute of Mining and Technology desde el año 2002 en el sistema de mapeo de rayos de 3D. La ventaja que ofrecen los sistemas configurables por software como los SDR es que permiten implementar sistemas como los desarrollados en el New Mexico Institute of Mining and Technology con hardware fácilmente adaptable. En este trabajo se realiza el proceso de diseño y construcción del sistema de detección de impulsos de VHF que permite determinar el instante en el cual se ha producido una descarga con duraciones de unos cuantos nanosegundos. Para validar el sistema se utiliza un generador Marx de pequeña escala que produce descargas de 30 kV a 3 J, con el cual fue posible comprobar la capacidad de detección del sistema y la asignación de la estampa de tiempo con una precisión de 50 ns.

Abstract: This work proposes a VHF pulse detection system that uses a software defined radio device (SDR) and an absolute time reference. It is based on the technological development carried out at The New Mexico Institute of Mining and Technology - NMT since 2002 that allows the 3D lightning mapping using time of arrival (TOA) localization technique. Software configurable systems such as SDRs allow the implementation of mapping systems without using specific hardware. In this work, the design and construction process of the VHF pulse detection system is carried out. Additionally, a method for system validation is proposed using a small-scale Marx generator. During the measurements, it was possible to validate the impulse detection and the timestamp assignment with outstanding stability and accuracy.