利用辅助天线对消电场噪声的低频射电天文观测仪制造技术

本发明专利技术公开了一种利用辅助天线对消电场噪声的低频射电天文观测仪，包括：接收天线，用于接收低频射电天文电场信号；辅助天线，其长度短于所述接收天线的长度，用于接收低频噪声信号；多通道前置放大器，用于将所述低频射电天文电场信号和所述低频噪声信号放大后输出；电子学单元，用于将所述低频噪声信号放大和反相后与所述低频射电天文电场信号叠加。本发明专利技术增加一根辅助天线，利用辅助天线接收到的卫星平台低频噪声信号，经过反相和放大处理，然后与低频接收天线的接收信号相叠加，这样就会抵消掉低频接收天线接收的卫星平台低频干扰噪声信号，有效地提高接收信号的信噪比。

【技术实现步骤摘要】
利用辅助天线对消电场噪声的低频射电天文观测仪
本专利技术属于星载低频射电天文信号探测
，特别涉及一种利用辅助天线对消电场噪声的低频射电天文观测仪。
技术介绍
宇宙天体起源演化是自然科学中的基本问题之一，可在无线电波波段使用射电望远镜来探究。在低频射电波段对来自太阳、行星和其它宇宙天体的电波信号进行精确测量，可为探究这些问题做出独特的贡献。地面射电观测中，地球的电离层和磁层等离子体吸收和遮挡了低于20MHz频率的外太空电磁波，使得宇宙空间中低于5MHz的电磁波频率几乎在任何时段和区域都难以通过地球的电离层到达地面，在地球上无法实施观测。特别地，频率在100KHz～1MHz的射电天文观测即使在空间也非常有限，几乎是天文电磁波谱的一个空白领域。早在1965年前苏联就发表了3JIEKTPOH-2和-4号卫星的观测资料，第一次证实了从地球磁层有逃逸的无线电辐射。1968年发射的环绕地球运行的RAE-1卫星，探测频率为200kHz～200MHz，其测量发现来自地球的AKR严重影响了在AKR覆盖的波段内对天体低频无线电波的观测。1973年RAE-2卫星发射到了月球轨道进行空间电磁波的探测，轨道高度1100km，探测频率为25kHz～13.1MHz，由于远离地球，来自地球的干扰降低了1-3个量级，探测到了很有价值的科学数据，但其接收机只能接收空间低频电磁波的总能流，不能测量极化信息，同时其探测分辨率较低。自七十年代以来，空间太阳射电探测渐渐成为一个持续的热点，除美国发射的RAE-1，RAE-2射电天文专用卫星外，几乎每个大的空间计划都有太阳射电的项目，如WIND/Waves、STEREO/SWAVES、Ulysses等，还对木星和太阳系其他大行星低频射电进行了探测。到1987年止，已有30多颗卫星进行了太阳射电空间观测。它们分别探测到用其它别的手段无法替代的有关太阳等天体低频辐射的特性及行星际空间、太阳风等离子体特性的重要科学信息。在空间中用于探测低频射电天文信号的低频接收天线安装在卫星平台上，卫星平台上的其他电子设备也会不停地发射低频电场噪声，会对低频射电信号产生很大的干扰，甚至完全淹没空间的低频射电信号，为空间低频射电天文信号的探测和处理带来了很大的困难。
技术实现思路
(一)要解决的技术问题本专利技术提供了一种利用辅助天线对消电场噪声的低频射电天文观测仪，以至少部分解决以上所提出的技术问题。(二)技术方案根据本专利技术的一方面，提供一种利用辅助天线对消电场噪声的低频射电天文观测仪，包括：接收天线，用于接收低频射电天文电场信号；辅助天线，其长度短于所述接收天线的长度，用于接收低频噪声信号；多通道前置放大器，其通道数量与所述接收天线和辅助天线数量之和相等，且各通道分别与所述接收天线、辅助天线连接，用于将所述低频射电天文电场信号和所述低频噪声信号放大后输出；电子学单元，与所述多通道前置放大器连接，用于将所述低频噪声信号反相后与所述低频射电天文电场信号叠加，以对消掉所述低频射电天文电场信号中的噪声信号。在进一步的实施方案中，所述辅助天线为电小天线，其尺寸为小于十分之一最高工作频率波长。在进一步的实施方案中，所述电小天线为线天线或圆环天线。在进一步的实施方案中，所述接收天线的长度为5m～10m。在进一步的实施方案中，所述接收天线为3根，且3根接收天线互相垂直。在进一步的实施方案中，所述的利用辅助天线对消电场噪声的低频射电天文观测仪还包括：电缆组件，用于将所述前置放大器输出的信号传输至所述电子学单元。在进一步的实施方案中，所述电子学单元包括：配电器，用于产生所述天文观测仪所需的各类二次电源；基准时钟模块，用于产生所述天文观测仪所需的时钟基准；多通道接收机，用于对所述辅助天线和所述接收天线输出的信号进行放大、滤波、手动增益控制，并传输至所述控制器；内定标组件，用于产生标定信号，并传输至所述接收机；控制器，用于将所述低频射电天文电场信号和低频噪声信号进行处理，并将所述低频噪声信号进行放大和反相，并与所述低频射电天文电场信号进行叠加。在进一步的实施方案中，所述的利用辅助天线对消电场噪声的低频射电天文观测仪还包括：通讯接口，用于实现所述控制器与外界的通讯；数传接口，用于传输所述控制器的数据。在进一步的实施方案中，所述辅助天线、接收天线、前置放大器和电子学单元均安装在卫星平台上。(三)有益效果本专利技术提供一种利用辅助天线对消电场噪声的低频射电天文观测仪，该观测仪在一根或多根接收天线的基础上，增加一根短于接收天线的辅助天线，利用辅助天线接收到的卫星平台低频噪声信号，经过反相和放大处理，然后与低频射电接收天线的接收信号相叠加，这样就会对消掉低频射电接收天线接收的卫星平台低频干扰噪声信号，有效地提高接收信号的信噪比。附图说明图1是现有的低频射电天文观测仪；图2是本专利技术实施例的观测卫星结构示意图；图3是本专利技术实施例的小电偶极子；图4是本专利技术实施例的辅助天线仿真模型；图5是本专利技术实施例的近场噪声和远场信号仿真结果；图6是本专利技术实施例的第一天线噪声对消仿真结果；图7是本专利技术实施例的第二天线噪声对消仿真结果；图8是本专利技术实施例的第三天线噪声对消仿真结果。具体实施方式太阳和宇宙空间中的来波电场是一个矢量信号，根据矢量理论，来波电场可以分解为任意相互垂直的三个电场分量。因此，只要将这三个电场分量分别接收下来，根据电磁波传播理论，通过对三分量电场观测数据的后期分析和处理就可以获得整个来波电场的强度和极化特性，并可以获得电场的频谱、时变等信息。为使本专利技术的目的、技术方案和优点更加清楚明白，以下结合具体实施例，并参照附图，对本专利技术作进一步的详细说明。需要提前说明的是，本专利技术中所涉及的低频是指小于等于30MHz。根据本专利技术的一个实施例，提供一种天文观测仪，如图2所示，包括：接收天线，用于接收低频射电天文电场信号；辅助天线，其长度短于所述接收天线的长度，用于接收低频噪声信号；多通道前置放大器，其通道数量与所述接收天线和辅助天线数量之和相等，且各通道分别与所述接收天线、辅助天线连接，用于将所述低频射电天文电场信号和所述低频噪声信号放大后输出；电子学单元，与所述多通道前置放大器连接，对所述低频射电天文电场信号和低频噪声信号进行处理，并将所述低频噪声信号进行放大和反相后与所述低频射电天文电场信号叠加，以对消掉所述低频射电天文电场信号中的安装平台的噪声信号。本专利技术在现有的低频射电天文观测仪的低频接收天线附近增加一根短的辅助天线，由于辅助天线的长度短，距离卫星近，辅助天线接收到的信号主要是卫星平台上其他电子设备产生的噪声电场。因此，可利用辅助天线收到的噪声来消除低频接收天线收到的卫星背景噪声电场。本专利技术通过增加一个短天线辅助接收通道的方案，来抑制卫星电子设备的噪声干扰，该辅助天线安装于接收天线附近，且距离越近效果越好，其接收到的噪声信号经过数字信号处理，经放大相位调理后，与长天线收到的噪声等幅反相，然后对消长天线的噪声。经过仿真分析和试验验证，表明该方法能够有效地降低噪声信号，提高信噪比。其中，所述辅助天线为电小天线，其长度为小于十分之一最高工作频率波长。其中，所述接收天线的长度为5m-10m，用于接收太阳爆发产生的低频电场。所述接收天线可以为三根，且三根接收天线互相本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种利用辅助天线对消电场噪声的低频射电天文观测仪，其特征在于，包括：接收天线，用于接收低频射电天文电场信号；辅助天线，其长度短于所述接收天线的长度，用于接收低频噪声信号；多通道前置放大器，其通道数量与所述接收天线和辅助天线数量之和相等，且各通道分别与所述接收天线、辅助天线连接，用于将所述低频射电天文电场信号和所述低频噪声信号放大后输出；电子学单元，与所述多通道前置放大器连接，用于将所述低频噪声信号放大和反相后与所述低频射电天文电场信号叠加，以对消掉所述低频射电天文电场信号中的噪声信号。

【技术特征摘要】
1.一种利用辅助天线对消电场噪声的低频射电天文观测仪，其特征在于，包括：接收天线，用于接收低频射电天文电场信号；辅助天线，其长度短于所述接收天线的长度，用于接收低频噪声信号；多通道前置放大器，其通道数量与所述接收天线和辅助天线数量之和相等，且各通道分别与所述接收天线、辅助天线连接，用于将所述低频射电天文电场信号和所述低频噪声信号放大后输出；电子学单元，与所述多通道前置放大器连接，用于将所述低频噪声信号放大和反相后与所述低频射电天文电场信号叠加，以对消掉所述低频射电天文电场信号中的噪声信号。2.根据权利要求1所述的利用辅助天线对消电场噪声的低频射电天文观测仪，其特征在于，所述辅助天线为电小天线，其尺寸为小于十分之一最高工作频率波长。3.根据权利要求2所述的利用辅助天线对消电场噪声的低频射电天文观测仪，其特征在于，所述电小天线为线天线或圆环天线。4.根据权利要求1所述的利用辅助天线对消电场噪声的低频射电天文观测仪，其特征在于，所述接收天线的长度为5m～10m。5.根据权利要求1所述的利用辅助天线对消电场噪声的低频射电天文观测仪，其特征在于，所述接收...

【专利技术属性】
技术研发人员：方广有，纪奕才，卢伟，赵博，周斌，柳青，李世东，
申请(专利权)人：中国科学院电子学研究所，
类型：发明
国别省市：北京,11