Réunion TREND 07/04/2014 Programme: Avancement depuis réunion précédente Contrat NAOC-LPNHE Prochaines étapes.

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1 Réunion TREND 07/04/2014 Programme: Avancement depuis réunion précédente Contrat NAOC-LPNHE Prochaines étapes

2 Amplitude Gain LNA = 20dB en tension  Vout = 10xVin Vout dans la gamme 1-100mV @ 10 17,5 eV [à confirmer] Amplitude  Energie Besoin d’une gamme dynamique de 1000 pour une gamme d’E 10 17 -10 18 eV. Rmq: analyse linéarité de la réponse faussée par une erreur de raisonnement dans l’analyse.

3 Polarité Efield Vx Vy Vx Vy Polarité peut varier => somme pour trigger pas judicieuse. Information sur le mécanisme générateur de l’émission radio => info interessante Possibilité de faire 6 voies de trigger ({x,y,z}x{+,-}) ?

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5 Réunion TREND 28/04/2014 Status Contrat NAOC-LPNHE Analogique ADC/FPGA Composants Questions réunion précédente Polarité des signaux Antennes en 50 ohms Simu AD8310 Prochaines étapes

6 Polarité Signe de l’extremum de la tension lié à la polarité du champ elm.

7 Polar EW Polar NS

8 Simu TREND @ 3 10 17 eV Polar EW: 2/3 polar + dans la direction Nord…

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10 Réunion TREND 12/05/2014 Status Simulations ADC/FPGA Organisation/Contrat NAOC-LPNHE What’s next?

11 Test Power Detector & numérisation Signaux de gerbe: Simulation gerbes – CONEX – @ 10 17 eV et 5.10 17 eV Simulation champ elm @ positions antennes – EVA Simulation réponse antenne – EZNEC – x10 pour gain LNA Ajout bruit – Bruit TREND-50 x10/G TREND-50 Signaux de bruit de fond: Données TREND-50 numérisées @ 1GHz (proto IHEP) - recalibrées @ max = 50mVpp Détection/validation (2) Mesure polarisation (3) Détection/rejet (1) Simulation PowerDetector - Multisim + schéma AD8310 EASIER Numerisation - @ 40, 60, 100 et 1000MHz.

12 Signaux de bruit de fond ±6.  noise 2.2V Signal TREND50 eq. PD input (recalibré @ max = 50mVpp) Signal simulé @ PD output Enveloppe du signal fidèlement reproduite !

13 100MS/s Numérisation 60MS/s 1GS/s Trigger ( ) si 50ns (ou +) au-dessous de 2.2V

14 Rejection bruit de fond Input signal 1GHz 80MHz @40MHz 60MHz 100MHz Nb de transitoires par échantillon de 2.5µs. Si critère de rejet = 1 ou 2 transitoires/échantillon Durée du transitoire principal < 300ns Durée totale des transitoires < 500ns alors 154/154 événements rejetés. Input signal 1GHz 80MHz @40MHz 60MHz 100MHz Durée du transitoire principal

15 Signal EZNEC @ LNA output (simulation) +bruit TREND-50: Signal @ LNA output ±6.  noise Si signal@LNA output>6  noise : simulation MultiSim du PowerDetector Test validation signaux de gerbes

16 Numérisation 60MHz 100MHz 1GHz

17 Sélection gerbes Input signal 1GHz 80MHz @40MHz 60MHz 100MHz Nb de transitoires par échantillon de 2.5µs: 1 seul transitoire pour >95% des cas si F ech >40MS/s. Avec mêmes critères de rejet que précédemment: Freq = 40 MHz: 587/744 sélectionnés Freq = 60 MHz: 686/744. Freq = 80 MHz: 680/744 (91%). Freq = 100 MHz: 706/744. Freq = 1000 MHz. 715/744. Input signal 1GHz 80MHz @40MHz 60MHz 100MHz Durée du transitoire principal

18 Mesure d’amplitude -min(PD output ) vs Vpp @ LNA output Signal @ LNA output Signal @ PD output

19 @ 1GHz Réponse logarithmique du PD. Fit y=P1+P2*log(x) OK Des points (10-15% des cas) clairement sous la courbe. Réponse PD « corrigée du log »: y=exp[ (PD Out -P1) /P2 ] + fit linéaire. Ecart à la linéarité de la réponse corrigée du log: 6% d’écart type pour les événements +. 14% pour les +.

20 Mesures de polarisation Pour toutes les antennes avec signaux sur antennes EW et NS, calcul de l’angle de polarisation azimuthal (  =0° pour polar EW, 90° pour NS) –  E = atan(E y /E x ) –  LNA = atan(V LNA NS /V LNA EW ) –  PD = atan(V PD NS /V PD EW ) à 40, 60, 80, 100 et 1000MHz  E –  LNA  PD –  LNA @ 1GHz  PD –  LNA @ 80MHz  PD –  LNA @ 40MHz  E –  LNA : -0.0 ± 0.9°  PD –  LNA : 1.4 ± 5.0° @ 40MHz 0.1 ± 2.1° sans les +  PD –  LNA : 1.2 ± 4.7° @ 60MHz 0.0 ± 1.7° sans les +  PD –  LNA : 1.2 ± 4.8° @ 80MHz 0.0 ± 1.5° sans les +  PD –  LNA : 1.2 ± 4.8° @ 100MHz -0.1 ± 1.5° sans les +  PD –  LNA : 1.2 ± 4.8° @ 1GHz -0.1 ± 1.4° sans les +

21 Conclusion PowerDetector mesure correctement l’enveloppe. Bonne discrimination signal/bruit même à basse fréquence de numérisation (≥60MS/s). Bonne mesure de l’amplitude (et polarisation) même à 40MHz. 10-15% des signaux avec un important déficit d’amplitude en sortie de PD. A l’étude…

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23 Réunion TREND 02/06/2014 Update simulation polarisation Status Organisation/Contrat NAOC-LPNHE What’s next?

24 Test Power Detector & numérisation Signaux de gerbe: Simulation gerbes – CONEX – @ 10 17 eV et 5.10 17 eV Simulation champ elm @ positions antennes – EVA Simulation réponse antenne – EZNEC – x10 pour gain LNA Ajout bruit – Bruit TREND-50 x10/G TREND-50 Signaux de bruit de fond: Données TREND-50 numérisées @ 1GHz (proto IHEP) - recalibrées @ max = 50mVpp Détection/validation (2) Mesure polarisation (3) Détection/rejet (1) Simulation PowerDetector - Multisim + schéma AD8310 EASIER Numerisation - @ 40, 60, 100 et 1000MHz.

25 @ 1GHz Réponse logarithmique du PD. Fit y=P1+P2*log(x) OK Des points (10-15% des cas) clairement sous la courbe. Réponse PD « corrigée du log »: y=exp[ (PD Out -P1) /P2 ] + fit linéaire. Ecart à la linéarité de la réponse corrigée du log: 6% d’écart type pour les événements +. 14% pour les +.

26 Mesures de polarisation Pour toutes les antennes avec signaux sur antennes EW et NS, calcul de l’angle de polarisation azimuthal (  =0° pour polar EW, 90° pour NS) –  E = atan(E y /E x ) –  LNA = atan(V LNA NS /V LNA EW ) –  PD = atan(V PD NS /V PD EW ) à 40, 60, 80, 100 et 1000MHz  E –  LNA  PD –  LNA @ 1GHz  PD –  LNA @ 80MHz  PD –  LNA @ 40MHz  E –  LNA : -0.0 ± 0.9°  PD –  LNA : 1.4 ± 5.0° @ 40MHz 0.1 ± 2.1° sans les +  PD –  LNA : 1.2 ± 4.7° @ 60MHz 0.0 ± 1.7° sans les +  PD –  LNA : 1.2 ± 4.8° @ 80MHz 0.0 ± 1.5° sans les +  PD –  LNA : 1.2 ± 4.8° @ 100MHz -0.1 ± 1.5° sans les +  PD –  LNA : 1.2 ± 4.8° @ 1GHz -0.1 ± 1.4° sans les +

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29 @ 1GHz Réponse logarithmique du PD. Fit y=P1+P2*log(x) OK Plus de points sous la courbe. Réponse PD « corrigée du log »: y=exp[ (PD Out -P1) /P2 ] + fit linéaire. Ecart à la linéarité de la réponse corrigée du log: écart type<6%.

30 Mesures de polarisation Pour toutes les antennes avec signaux sur antennes EW et NS, calcul de l’angle de polarisation azimuthal (  =0° pour polar EW, 90° pour NS) –  E = atan(E y /E x ) –  LNA = atan(V LNA NS /V LNA EW ) –  PD = atan(V PD NS /V PD EW ) à 40, 60, 80, 100 et 1000MHz  E –  LNA  PD –  LNA @ 1GHz  PD –  LNA @ 80MHz  PD –  LNA @ 40MHz  E –  LNA : -0.0 ± 0.9°  PD –  LNA : -0.1 ± 2.0° @ 40MHz  PD –  LNA : -0.3 ± 0.9° @ 60MHz  PD –  LNA : -0.3 ± 0.8° @ 80MHz  PD –  LNA : -0.6 ± 1.0° @ 100MHz  PD –  LNA : -0.6 ± 0.7° @ 1GHz

31 Bilan Résultats TRES bons. Valide l’approche proposée et la solution DAQ choisie. To do + de stat + grande variété de signaux: E, (  )

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33 Réunion TREND 13/06/2014 Presentation Eric Coûts – Filtre – ADC – Alim – Format carte? Communication carte/DAQ

34 Commandes Commandes générales – ON/OFF tension – ON/OFF DAQ inclure l’unité dans la prise de données – Définir l’input = antenne ou load 50Ω (run de calib) – Définir le mode d’acquisition Normal Monitoring Calibration – Définir les voies actives (données sur X, Y et/ou Z) – Start/Stop DAQ démarrage stop acquisition

35 DAQ modes Calibration Paramètres: – Input = antenne OU load – Trigger = normal OU externe (synchronisé avec une source de calib par exemple) – Durée signal – (Durée pre-trigger)

36 DAQ modes Monitoring Paramètres: – Input = antenne – Trigger = externe – Fréquence trigger – Durée signal (valeur max?)

37 DAQ modes Normal Paramètres: – Input = antenne – Trigger = normal (enregistre les données sur ttes les voies actives si 1 trigger) Paramètres: Voies de trigger actives Valeurs des seuils (individuelles) – Durée signal – (Durée pré-trigger) Mode monitoring & Normal doivent pouvoir cohabiter

38 Format données Header: – Unit ID – Voies actives – DAQ mode Mode normal: + Voie triguée + Valeur de tous les seuils à cet instant Mode calib: + Input + Trig mode Mode monitoring: + Température, hygrométrie + Valeurs tensions + Valeurs seuils – Time stamp Données: Chaînées pour ttes les voies actives

39 DAQ->FPGA – Adresses IP – Ports (mode)