一种射电望远镜的前端电路系统技术方案

本发明专利技术提供一种射电望远镜的前端电路系统，前端电路系统位于射电望远镜的天线与射电望远镜的模数转换电路系统之间，前端电路系统包括：一次处理模块、二次处理模块和时钟模块；一次处理模块，将天线接收到的射频信号进行放大和混频，生成满足模数转换电路系统的功率要求的中频信号；二次处理模块，根据指令，提取中频信号中对应频段的通带信号，以供模数转换电路系统处理；时钟模块，为前端电路系统提供本振，以及为模数转换电路系统提供时钟。本发明专利技术提供的系统，可满足射电天文数据高速、高质量、稳定可靠的采集需求，可接收不同波段的信号，满足不同的科学任务需求，适用于超宽带的数据应用，灵活性高、可靠性好，功耗低，成本低。

【技术实现步骤摘要】
一种射电望远镜的前端电路系统
本专利技术涉及天文
，更具体地，涉及一种射电望远镜的前端电路系统。
技术介绍
接收机系统是望远镜的重要组成部分，是决定望远镜性能的关键因素。正在建设中的500米球面射电望远镜FAST是世界上最大的单口径射电望远镜，有着很高的分辨率，这是它本身巨大的优势。FAST的工作频段在70MHz-3GHz，为了尽量发挥FAST本身优势并能适应不同的天文观测目标，需要FAST的接收机能灵活覆盖整个频带。目前，射电望远镜中的接收机只能有选择地观测特定带宽。对于一些科学目标，比如谱线，若需查看2-3GHz的带宽，只能每次查看200MHz，即，依次查看2-2.2GHz的带宽、2.2-2.4GHz的带宽、2.4-2.6GHz的带宽、2.6-2.8GHz的带宽和2.8-3GHz的带宽，从而导致观测效率较低。例如有些科学目标希望可以搜索脉冲星，脉冲信号(例如deltasignal)的频率范围通常较宽(尤其如果是理想的时域delta信号，因为时域有限，频域无限，所以频率是成SINC形状，并且是带宽无限宽的，只不过强度会逐步低)，这个时候，没有一个特定的频率范围搜索，往往需要不断的尝试，多采集数据，然后反复套算法，从而使得观测效率较低。
技术实现思路
本专利技术提供一种克服现有射电望远镜的接收机覆盖带宽窄，灵活性低的问题的射电望远镜的前端电路系统。所述前端电路系统位于所述射电望远镜的天线与所述射电望远镜的模数转换电路系统之间，所述前端电路系统包括：一次处理模块、二次处理模块和时钟模块；所述一次处理模块，用于将所述天线接收到的射频信号进行放大和混频，生成满足所述模数转换电路系统的功率要求的中频信号；所述二次处理模块，用于根据指令，提取所述中频信号中对应频段的通带信号，以供所述模数转换电路系统处理；所述时钟模块，用于为所述前端电路系统提供本振，以及为所述模数转换电路系统提供时钟。优选地，所述前端电路系统还与后端FPGA电路系统电连接，所述时钟模块，还用于为所述后端FPGA电路系统提供时钟。优选地，所述前端电路系统通过带状电缆与所述后端FPGA电路系统电连接，所述前端电路系统的功能由所述后端FPGA电路系统控制。优选地，所述前端电路系统还包括：信号同步辅助模块，用于提供1pps的天线信号，以使得所述前端电路系统、所述模数转换电路系统、所述后端FPGA电路系统和所述信号同步辅助模块绑定的稳频器实现锁定同步。优选地，所述一次处理模块，包括：依次电连接的第一低噪声放大器、第一固定衰减器、第一宽带射频放大器、第一数字可变电子衰减器、第二固定衰减器、第二宽带射频放大器、第三固定衰减器、第三宽带射频放大器、第二数字可变电子衰减器和混频器。优选地，所述第一低噪声放大器为CMA-5043+；所述第一固定衰减器、所述第二固定衰减器和所述第三固定衰减器均为GAT-5；所述第一宽带射频放大器、所述第二宽带射频放大器和所述第三宽带射频放大器均为ADL5610；所述第一数字可变电子衰减器和所述第二数字可变电子衰减器均为HMC624LP4，所述混频器为M1-0008。优选地，所述二次处理模块包括：与所述混频器电连接的数字开关，与所述数字开关电连接的低通滤波器和与所述低通滤波器电连接的第四宽带射频放大器。优选地，所述低通滤波器将所述中频信号分为4个频段，所述4个频段分别为：0-200MHz、0-400MHz、0-800MHz和0-1500MHz。优选地，所述时钟模块包括：第一压控振荡器，用于为所述混频器提供本振；第二压控振荡器，用于为所述模数转换电路系统和所述后端FPGA电路系统提供时钟。优选地，所述时钟模块还包括：与所述第一压控振荡器电连接的第四固定衰减器、与所述第四固定衰减器电连接的第五宽带射频放大器；与所述第二压控振荡器电连接的第六宽带射频放大器。本专利技术提供的一种射电望远镜的前端电路系统，可满足射电天文数据高速、高质量、稳定可靠的采集需求，可接收不同波段的信号，满足不同的科学任务的需求，适用于超宽带的数据应用，灵活性高、可靠性好，功耗低，成本低。附图说明图1为根据本专利技术实施例提供的一种射电望远镜的前端电路系统的结构图；图2为根据本专利技术实施例提供的一种射电望远镜的前端电路系统的电路结构示意图。具体实施方式下面结合附图和实施例，对本专利技术的具体实施方式作进一步详细描述。以下实施例用于说明本专利技术，但不用来限制本专利技术的范围。对于射电望远镜，天文观测对于目标观测的频率和范围具有很强的不确定性，因此，射电望远镜中的接收机系统需要具有很强的灵活性。本专利技术提供的一种射电望远镜的前端电路系统，作为接收机系统必不可少的组成部分，对于接收机系统的功能实现起到了至关重要的作用。图1为根据本专利技术实施例提供的一种射电望远镜的前端电路系统的结构图，如图1所示，所述前端电路系统位于所述射电望远镜的天线与所述射电望远镜的模数转换电路系统之间，所述前端电路系统包括：一次处理模块、二次处理模块和时钟模块；所述一次处理模块，用于将所述天线接收到的射频信号进行放大和混频，生成满足所述模数转换电路系统的功率要求的中频信号；所述二次处理模块，用于根据指令，提取所述中频信号中对应频段的通带信号，以供所述模数转换电路系统处理；所述时钟模块，用于为所述前端电路系统提供本振，以及为所述模数转换电路系统提供时钟。具体地，射电望远镜的天线接收到的射频信号通常比较微弱，设置该前端电路系统的作用即是将微弱的射频信号进行放大和混频，生成满足模数转换电路系统的功率要求的中频信号。并根据指令，提取中频信号中对应频段的通带信号，以供模数转换电路系统处理。使得模数转换电路系统可以对不同频段的通带信号进行模数转换，以应用于不同的观测需要。需要说明的是，该指令可由程序语言生成，也可由后端FPGA电路系统生成。该前端电路系统的另一作用是为模数转换电路系统提供时钟，以使得该前端电路系统与模数转换电路系统实现同步。需要说明的是，该前端电路系统的功能可通过程序语言进行控制，也可由后端FPGA电路系统控制。本实施例提供的一种射电望远镜的前端电路系统，通过将射电望远镜的天线接收到的微弱射频信号放大、混频和滤波，以使得该模数转换电路系统在覆盖该射电望远镜的完整带宽的情况下，还能对不同频段的通带信号进行处理，灵活性高。并且，该前端电路系统的另一作用是为模数转换电路系统提供时钟，从而保证了该前端电路系统与模数转换电路系统的同步性，精确性高。所述前端电路系统还与后端FPGA电路系统电连接，所述时钟模块，还用于为所述后端FPGA电路系统提供时钟。该前端电路系统的时钟模块不仅可以为模数转换电路系统提供时钟，还可以为后端FPGA系统提供时钟，以保证该前端电路系统、模数转换系统和后端FPGA系统三者实现同步。进一步地，所述前端电路系统通过带状电缆与所述后端FPGA电路系统电连接，所述前端电路系统的功能由所述后端FPGA电路系统控制。具体地，前端电路系统的功能可通过程序语言进行控制，也可通过后端FPGA电路系统控制。该前端电路系统通过带状电缆与该后端FPGA电路系统的GPIO口相连。基于上述实施例，本实施例中的所述前端电路系统还包括：信号同步辅助模块，用于提供1pps的天线信号，以使得所述前端电路系统、所述模数转换电路系统、所述本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种射电望远镜的前端电路系统，其特征在于，所述前端电路系统位于所述射电望远镜的天线与所述射电望远镜的模数转换电路系统之间，所述前端电路系统包括：一次处理模块、二次处理模块和时钟模块；所述一次处理模块，用于将所述天线接收到的射频信号进行放大和混频，生成满足所述模数转换电路系统的功率要求的中频信号；所述二次处理模块，用于根据指令，提取所述中频信号中对应频段的通带信号，以供所述模数转换电路系统处理；所述时钟模块，用于为所述前端电路系统提供本振，以及为所述模数转换电路系统提供时钟。

【技术特征摘要】
1.一种射电望远镜的前端电路系统，其特征在于，所述前端电路系统位于所述射电望远镜的天线与所述射电望远镜的模数转换电路系统之间，所述前端电路系统包括：一次处理模块、二次处理模块和时钟模块；所述一次处理模块，用于将所述天线接收到的射频信号进行放大和混频，生成满足所述模数转换电路系统的功率要求的中频信号；所述二次处理模块，用于根据指令，提取所述中频信号中对应频段的通带信号，以供所述模数转换电路系统处理；所述时钟模块，用于为所述前端电路系统提供本振，以及为所述模数转换电路系统提供时钟。2.根据权利要求1所述的前端电路系统，其特征在于，所述前端电路系统还与后端FPGA电路系统电连接，所述时钟模块，还用于为所述后端FPGA电路系统提供时钟。3.根据权利要求2所述的前端电路系统，其特征在于，所述前端电路系统通过带状电缆与所述后端FPGA电路系统电连接，所述前端电路系统的功能由所述后端FPGA电路系统控制。4.根据权利要求3所述的前端电路系统，其特征在于，所述前端电路系统还包括：信号同步辅助模块，用于提供1pps的天线信号，以使得所述前端电路系统、所述模数转换电路系统、所述后端FPGA电路系统和所述信号同步辅助模块绑定的稳频器实现锁定同步。5.根据权利要求1所述的前端电路系统，其特征在于，所述一次处理模块，包括：依次电连接的第一低噪声放大器、第一固定衰减器、第一宽带射频放大器、第一数字可变电子衰减器、第二固定衰减器...

【专利技术属性】
技术研发人员：段然，张馨心，李菂，
申请(专利权)人：中国科学院国家天文台，
类型：发明
国别省市：北京,11