Caracterización espectral del pulso electromagnético radiado por el rayo atmosférico (LEMP) mediante un Detector-Receptor de RF tipo SDR (Software-Defined Radio)

Abstract

El presente trabajo tiene como objetivo principal la caracterización espectral del impulso electromagnético generado por el rayo atmosférico (LEMP) y su correspondencia con la zona específica del eje cafetero colombiano. En su desarrollo se presentan tres (3) aportes significativos a la investigación en este campo: Primero, un modelado matemático del canal vertical de descarga del rayo como una Estación emisora multibanda de RF; segundo, el diseño e implementación de dos (2) equipos simuladores hardware para generación de un pulso tipo LEMP; y tercero, el diseño e implementación de un Detector-Receptor de LEMP elaborado con tecnología SDR (Software-Defined Radio) lo cual lo convierte en pionero. Además el trabajo incluye algoritmos en software (programas), que combinando técnicas FFT, STFT y Wavelets, permiten realizar el procesado de la señal registrada para obtener su caracterización espectral. Se presentan también los resultados y análisis del funcionamiento de los equipos diseñados, así como de los registros obtenidos del LEMP (mediciones)

Abstract : This work has as main purpose the spectral characterization of the Lightning Electro-Magnetic Pulse (LEMP) and their correspondence to the specific zone called “Eje Cafetero Colombiano” (central-western of Colombia). This thesis will present three (3) significant contributions to research in this field: First, a mathematical modeling of the lightning vertical discharge channel as an RF transmission system; second, the design and implementation of two (2) HW generator-simulators of LEMP; and third, the design andimplementation of a lightning detector-receiver developed with Software-Defined Radio (SDR) technology, making it a pioneer. Further this work includes software algorithms (programs), which perform digital processing of the recorded signal to obtain their spectral characterization. The operation of the designed equipment, is evaluated. The results of the spectral characterization of the recorded signals (LEMP measurements) as well as their analysis are also presented