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

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

Réunion TREND07/04/2014

Programme:• Avancement depuis réunion précédente• Contrat NAOC-LPNHE• Prochaines étapes

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Amplitude

• Gain LNA = 20dB en tension Vout = 10xVin• Vout dans la gamme 1-100mV @ 1017,5eV

[à confirmer]• Amplitude a Energie• Besoin d’une gamme dynamique de 1000 pour une gamme d’E

1017-1018eV.

• Rmq: analyse linéarité de la réponse faussée par une erreur de raisonnement dans l’analyse.

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PolaritéEfield 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,zx+,-) ?

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Réunion TREND28/04/2014

• Status• Contrat NAOC-LPNHE• Analogique• ADC/FPGA• Composants

• Questions réunion précédente• Polarité des signaux• Antennes en 50 ohms• Simu AD8310

• Prochaines étapes

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Polarité

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

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Polar EW Polar NS

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Simu TREND @ 3 1017 eV

Polar EW: 2/3 polar + dans la direction Nord…

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Réunion TREND12/05/2014

• Status• Simulations• ADC/FPGA• Organisation/Contrat NAOC-LPNHE

• What’s next?

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Test Power Detector & numérisationSignaux de gerbe:• Simulation gerbes

– CONEX– @ 1017eV et 5.1017 eV

• Simulation champ elm @ positions antennes– EVA

• Simulation réponse antenne– EZNEC– x10 pour gain LNA

• Ajout bruit– Bruit TREND-50 x10/GTREND-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.

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Signaux de bruit de fond

±6.snoise

2.2V

Signal TREND50 eq. PD input(recalibré @ max = 50mVpp)

Signal simulé @ PD output

Enveloppe du signal fidèlement reproduite !

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100MS/s

Numérisation

60MS/s

1GS/s

Trigger ( ) si 50ns (ou +) au-dessous de 2.2V

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Rejection bruit de fond

Input signal1GHz

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 signal1GHz

80MHz

@40MHz 60MHz

100MHz

Durée du transitoire principal

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Signal EZNEC @ LNA output (simulation)

+bruit TREND-50: Signal @ LNA output

±6.snoise

Si signal@LNA output>6snoise: simulation MultiSim du PowerDetector

Test validation signaux de gerbes

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Numérisation

60MHz

100MHz

1GHz

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Sélection gerbes

Input signal1GHz

80MHz

@40MHz 60MHz

100MHz

Nb de transitoires par échantillon de 2.5µs:1 seul transitoire pour >95% des cas si Fech>40MS/s.

Avec mêmes critères de rejet que précédemment:Freq = 40 MHz: 587/744 sélectionnésFreq = 60 MHz: 686/744.Freq = 80 MHz: 680/744 (91%).Freq = 100 MHz: 706/744.Freq = 1000 MHz. 715/744.

Input signal1GHz

80MHz

@40MHz 60MHz

100MHz

Durée du transitoire principal

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Mesure d’amplitude

• <PDoutput>-min(PDoutput) vs Vpp @ LNA output

Signal @ LNA output

Signal @ PD output

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@ 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[ (PDOut-P1) /P2 ]• + fit linéaire.

Ecart à la linéarité de la réponse corrigée du log:• 6% d’écart type pour les événements +.• 14% pour les +.

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Mesures de polarisation• Pour toutes les antennes avec signaux sur antennes EW et NS, calcul de l’angle

de polarisation azimuthal (h=0° pour polar EW, 90° pour NS)– hE = atan(Ey/Ex)

– hLNA = atan(VLNANS/VLNA

EW)

– hPD = atan(VPDNS/VPD

EW ) à 40, 60, 80, 100 et 1000MHz

hE –hLNA

hPD –hLNA @ 1GHzhPD –hLNA @ 80MHzhPD –hLNA @ 40MHz

hE –hLNA: -0.0 ± 0.9°hPD –hLNA: 1.4 ± 5.0° @ 40MHz 0.1 ± 2.1° sans les +hPD –hLNA: 1.2 ± 4.7° @ 60MHz 0.0 ± 1.7° sans les +hPD –hLNA: 1.2 ± 4.8° @ 80MHz 0.0 ± 1.5° sans les +hPD –hLNA: 1.2 ± 4.8° @ 100MHz -0.1 ± 1.5° sans les +hPD –hLNA: 1.2 ± 4.8° @ 1GHz -0.1 ± 1.4° sans les +

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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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Réunion TREND02/06/2014

• Update simulation polarisation• Status• Organisation/Contrat NAOC-LPNHE• What’s next?

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Test Power Detector & numérisationSignaux de gerbe:• Simulation gerbes

– CONEX– @ 1017eV et 5.1017 eV

• Simulation champ elm @ positions antennes– EVA

• Simulation réponse antenne– EZNEC– x10 pour gain LNA

• Ajout bruit– Bruit TREND-50 x10/GTREND-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.

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@ 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[ (PDOut-P1) /P2 ]• + fit linéaire.

Ecart à la linéarité de la réponse corrigée du log:• 6% d’écart type pour les événements +.• 14% pour les +.

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Mesures de polarisation• Pour toutes les antennes avec signaux sur antennes EW et NS, calcul de l’angle

de polarisation azimuthal (h=0° pour polar EW, 90° pour NS)– hE = atan(Ey/Ex)

– hLNA = atan(VLNANS/VLNA

EW)

– hPD = atan(VPDNS/VPD

EW ) à 40, 60, 80, 100 et 1000MHz

hE –hLNA

hPD –hLNA @ 1GHzhPD –hLNA @ 80MHzhPD –hLNA @ 40MHz

hE –hLNA: -0.0 ± 0.9°hPD –hLNA: 1.4 ± 5.0° @ 40MHz 0.1 ± 2.1° sans les +hPD –hLNA: 1.2 ± 4.7° @ 60MHz 0.0 ± 1.7° sans les +hPD –hLNA: 1.2 ± 4.8° @ 80MHz 0.0 ± 1.5° sans les +hPD –hLNA: 1.2 ± 4.8° @ 100MHz -0.1 ± 1.5° sans les +hPD –hLNA: 1.2 ± 4.8° @ 1GHz -0.1 ± 1.4° sans les +

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@ 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[ (PDOut-P1) /P2 ]• + fit linéaire.

Ecart à la linéarité de la réponse corrigée du log:• écart type<6%.

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Mesures de polarisation• Pour toutes les antennes avec signaux sur antennes EW et NS, calcul de l’angle

de polarisation azimuthal (h=0° pour polar EW, 90° pour NS)– hE = atan(Ey/Ex)

– hLNA = atan(VLNANS/VLNA

EW)

– hPD = atan(VPDNS/VPD

EW ) à 40, 60, 80, 100 et 1000MHz

hE –hLNA

hPD –hLNA @ 1GHzhPD –hLNA @ 80MHzhPD –hLNA @ 40MHz

hE –hLNA: -0.0 ± 0.9°hPD –hLNA: -0.1 ± 2.0° @ 40MHzhPD –hLNA: -0.3 ± 0.9° @ 60MHzhPD –hLNA: -0.3 ± 0.8° @ 80MHzhPD –hLNA: -0.6 ± 1.0° @ 100MHzhPD –hLNA: -0.6 ± 0.7° @ 1GHz

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Bilan

• Résultats TRES bons.• Valide l’approche proposée et la solution DAQ

choisie.

To do

• + de stat• + grande variété de signaux: E, ( , q j)

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Réunion TREND13/06/2014

• Presentation Eric• Coûts– Filtre– ADC– Alim– Format carte?

• Communication carte/DAQ

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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

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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)

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DAQ modes

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

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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

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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 modeMode monitoring:+ Température, hygrométrie+ Valeurs tensions+ Valeurs seuils

– Time stamp• Données: Chaînées pour ttes les voies actives

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