分类： 天文学 >> 天文学 提交时间： 2023-01-17 合作期刊: 《天文研究与技术》
摘要： 将阵列天线放置于射电望远镜焦平面处，结合波束合成网络，可以同时观测一片天区、实现更大视场覆盖。由于需要对各个阵元的幅度和相位进行调控，阵列天线实际就是一个小型相控阵，因此在做阵列设计时，除需结合反射面焦面场分布及望远镜拟实现的视场以外，阵列自身的性能验证可参照传统相控阵进行。本文设计并加工了工作在1.27GHz的22矩形排布微带贴片天线阵列，阵元间距为0.7倍波长。经实测，各端口S11均在-10dB以下，4阵元合成后波束增益为12.54dBi，通过为对应阵元添加理论偏移30度的延时线，实测阵列的波束扫描角度为28.3度。上述实测数据与仿真结果相比虽略有差异，这和阵列加工及馈电端口焊接有关，但相关工作为之后更多阵元的阵列天线设计、研制及测试积累了经验，尤其对性能验证具备较好的指导意义。
分类： 天文学 >> 天文学 提交时间： 2022-05-30 合作期刊: 《天文研究与技术》
摘要： 相控阵馈源是将阵列天线放置于射电望远镜焦面场处，用以实现更高增益及更灵活波束调控的接收机技术。鉴于其与阵列天线一样，是由多个天线单元以一定方式组合排列而成，工作时阵元之间产生电磁耦合在所难免。本文选用螺旋天线作为阵列天线单元，工作频率为1.25GHz，对独立天线进行仿真优化后，该天线-10dB阻抗带宽仅为70MHz。依托该天线单元建立55矩形排布螺旋天线阵列模型，分别选取阵元间距为1、0.5、0.25、0.125倍波长（1.25GHz@0.24m），以此验证不同阵元间距下的互耦效应对整个阵列带宽的影响。最终通过对各阵元输入阻抗进行匹配，仿真得到在0.25倍波长间距下，阵列中心阵子的-10dB阻抗带宽可扩展至550MHz，而阵列天线的带宽也基本表征了将其用作相控阵馈源的工作带宽。上述工作加深了对阵列天线带宽特性的理解，也为实际应用于射电望远镜系统的相控阵馈源实现更宽的工作带宽提供了可能。
分类： 天文学 >> 天文学 提交时间： 2021-06-18 合作期刊: 《天文研究与技术》
摘要： 射电天文是通过接收和处理无线电波以此研究宇宙天体的一门学科，微波接收机则是射电天文观测的核心接收设备。结合中国科学院新疆天文台南山25米射电望远镜现有K波段制冷接收机及未来Q波段毫米波观测需求，本论文提出一种K波段常温接收机研制，该接收机射频工作频率22-24.2GHz，经混频最终输出3.95-6.15GHz的中频信号，主要用于在K波段开展强度校准方法实践及大气不透明度测量。最终采用冷热负载法测试K波段常温接收机噪声温度为402.2K（理论计算为410.6K），标准噪声源为166.3K也满足设计需求，结合斩波轮校准机械结构，该K波段接收机已经具备开展强度校准及大气不透明度测试功能，相关工作也可为南山25米射电望远镜未来Q波段毫米波观测做技术预研。
分类： 天文学 >> 天文学 提交时间： 2021-03-30 合作期刊: 《天文研究与技术》
摘要： 针对超宽带及多波束接收系统海量天文信号实时高效传输与处理问题，对基于FPGA+GPU的主流终端设备软件系统进行了测试分析，超宽带接收设备要求终端系统软件能够在更宽带宽，更高时间、频率分辨率条件下，实现实时数据流传输与处理。结合大口径射电观测设备未来发展方向提出了利用高速并行环形缓冲区实现数据流缓存、基于GPU集群实现数据流实时处理、基于BeeGFS实现分布式并行数据存储，模块化构建射电天文信号传输管道软件的设计思路。
分类： 天文学 >> 天文学 提交时间： 2020-05-06 合作期刊: 《天文研究与技术》
摘要： 为实现宽频带电磁环境实时测量，基于Roach II开发平台，开发设计了数字频谱仪，实时带宽10MHz−2GHz，动态范围达到55dB。首先，分析了数字频谱仪开发设计理念和模块参数设置考虑，实现快速扫描模式、脉冲监测模式测试功能。其次，通过频率响应、动态范围、线性度等关键指标测量及分析，并与商用频谱仪测量结果对比，确定该数字频谱分析仪具有相对准确的测试精度，可应用于射电望远镜台站宽带实时频谱监测及瞬态信号分析。
分类： 天文学 >> 天文学 提交时间： 2019-12-04 合作期刊: 《天文研究与技术》
摘要： 面向天文信号实时处理需求，搭建了基于ROACH2的射电天文数字终端实验平台。利用MATLAB、Xilinx等开发环境进行仿真，取得了原始实验数据；利用CASPER硬件平台实现了信号控制和预处理，并通过高速以太网将数据包传输至计算服务器进行后处理。搭建的实验平台实现了仿真、编译、运行的完整流程，为天文信号实时处理研究提供了良好的实验环境。
分类： 天文学 >> 天文学 提交时间： 2018-05-17 合作期刊: 《天文研究与技术》
摘要： 随着计算机数字技术的高速发展，甚长基线干涉仪测量（Very Long Baseline Interferometry， VLBI）所需的关键观测终端设备基带转换器（Base Band Converter， BBC）已从模拟系统（Analog BBC， ABBC）发展为数字系统（Digital BBC， DBBC）。相对于模拟系统，数字系统具有很高的灵活性，并能成倍地提高VLBI观测带宽，进而能满足各种高灵敏度的VLBI观测需求。考虑到这些技术优势，以及新疆天文台南山站在国内和国际VLBI网中的重要作用，南山站2016年对VLBI终端系统进行了升级，引进了一套意大利Hat-Lab公司研发的DBBC2终端。介绍了欧洲DBBC2系统的主要构成模块和工作原理以及系统的组装、连接、配置、校准和调试方法。在对系统硬件和软件进行全面的检测和测试后，与国内和国际的主要台站开展了联合观测，并多次成功获得相关干涉条纹。这一系列的成功观测表明, 南山DBBC2系统已成功安装，并具有很高的可靠性。应用新的DBBC2系统，南山站可参与2/4Gbps的记录速率的宽带VLBI观测，极其有助于天文学家对宇宙中更暗弱的射电源开展毫角秒分辨率的成图观测。
分类： 天文学 >> 天文学 提交时间： 2017-09-26 合作期刊: 《天文研究与技术》
摘要： 随着计算机数字技术的高速发展，甚长基线干涉仪测量（Very Long Baseline Interferometry， VLBI）所需的关键观测终端设备基带转换器（Base Band Converter， BBC）已从模拟系统（Analog BBC， ABBC）发展为数字系统（Digital BBC， DBBC）。 相对于模拟系统，数字系统具有很高的灵活性，并能成倍地提高VLBI观测带宽，进而能满足各种高灵敏度的VLBI观测需求。考虑到这些技术优势，以及新疆天文台南山站在国内和国际VLBI网中的重要作用，南山站2016年对VLBI终端系统进行了升级，引进了一套意大利Hat-Lab公司研发的DBBC2终端。介绍了欧洲DBBC2系统的主要构成模块和工作原理以及系统的组装、连接、配置、校准和调试方法。在对系统硬件和软件进行全面的检测和测试后，与国内和国际的主要台站开展了联合观测，并多次成功获得相关干涉条纹。这一系列的成功观测表明, 南山DBBC2系统已成功安装，并具有很高的可靠性。应用新的DBBC2系统，南山站可参与2/4Gbps的记录速率的宽带VLBI观测，极其有助于天文学家对宇宙中更暗弱的射电源开展毫角秒分辨率的成图观测。
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