一种大规模亚毫米波探测器读取系统的FPGA固件技术方案

本发明专利技术公开了一种大规模亚毫米波探测器读取系统的FPGA固件，其特征在于，所述固件包括以下路径：在信号接收和处理路径上，ADC网关接收到信号后以并行化格式输出数据，将来自ADC的相应数据流相加以获得复数；然后通过四个并行快速傅里叶变换FFT处理四个复数形成数据流；在四个并行快速傅里叶变换FFT输出的数据流通过一个频槽选择器，选择后的数据流通过一个FIR滤波器，将数据流速率降低75倍，使得最终数据流速率恰好为100Hz；将数据流打包到带有时间戳的传输控制协议TCP数据包中，将数据包发送到FPGA。根据本发明专利技术的大规模亚毫米波探测器读取系统的FPGA固件能实现天文观测过程中大规模数据的高效、高分辨率、高灵敏度的实时处理功能。

【技术实现步骤摘要】
一种大规模亚毫米波探测器读取系统的FPGA固件
本专利技术涉及射电天文领域，特别是涉及一种大规模亚毫米波探测器读取系统的FPGA固件。
技术介绍
宇宙背景探测器(COBE)的探测结果表明，大爆炸所发出的光度的50％和光子的98％都在亚毫米和远红外(FIR)范围内，如图1所示。多年来，已经投入了大量的精力来研究该主题，包括地面，球端子，空中和太空观测仪的测量。用于仪器的构造和升级方面的检测技术也迅速发展。目前为止，新型多波长亚毫米波感应相机MUSIC仪器非常适合作为亚毫米和毫米波长望远镜，例如CerroChajnantorAtacama望远镜(CCAT)。MUSIC被设计为由动态电感探测器(动态电感探测器)探测的四个频带构成，具有高响应速度和高角度分辨率。作为Caltech亚毫米天文台的最新仪器，MUSIC是最早的微波动态电感探测器相机之一，并且是对亚毫米波长范围敏感的探测器数量最多的相机。基于动态电感探测器的仪器的读出电子设备技术实现了迄今为止在亚毫米/毫米波长成像阵列中的最大探测器数量：总共具有2304个探测器，使用加州理工学院亚毫米本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种大规模亚毫米波探测器读取系统的FPGA固件，其特征在于，所述固件包括以下路径：/n在信号接收和处理路径上，ADC网关接收到信号后以并行化格式输出数据，将来自ADC的相应数据流相加以获得复数；/n然后通过四个并行快速傅里叶变换FFT处理四个复数形成数据流；/n在四个并行快速傅里叶变换FFT输出的数据流通过一个频槽选择器，选择后的数据流通过一个FIR滤波器，将数据流速率降低75倍，使得最终数据流速率恰好为100Hz；/n将数据流打包到带有时间戳的传输控制协议TCP数据包中，将数据包发送到FPGA。/n

【技术特征摘要】
1.一种大规模亚毫米波探测器读取系统的FPGA固件，其特征在于，所述固件包括以下路径：
在信号接收和处理路径上，ADC网关接收到信号后以并行化格式输出数据，将来自ADC的相应数据流相加以获得复数；
然后通过四个并行快速傅里叶变换FFT处理四个复数形成数据流；
在四个并行快速傅里叶变换FFT输出的数据流通过一个频槽选择器，选择后的数据流通过一个FIR滤波器，将数据流速率降低75倍，使得最终数据流速率恰好为100Hz；
将数据流打包到带有时间戳的传输控制协议TCP数据包中，将数据包发送到FPGA。


2.根据权利要求1所述的大规模亚毫米波探测器读取系统的FPGA固件，其特征在于，还具有回放路径，在回放路径上，DAC回放存储的查找表LUT，以发出具有预定频率和相位的正弦波的波形，该路径包括一个串行化步骤，以在每个FPGA时钟周期内为DAC提供四个数据DAC时钟周期。


3.根据权利要求1或2所述的大规模亚毫米波探测器读取系统的FPGA固件，其特征在于，四个并行FFT输出216个bin，通过频槽选择器选择192个数据流，所述192个数据流通过一个192通道的FIR滤波器进行数据处理。


4.根据前述任一项权利要求所述的大规模亚毫米波探测器读取系统的FPGA固件，其特征在于，所述LUT的长度由驱动谐振器音所需的精确度决定，驱动音应使谐振频率与谐振器FWHM带宽的10％的精度相匹配，所述谐振器的品质因数为60k至110k，谐振频率为3-4GHz。


5.根据前述任一项权利要求所述的大规模亚毫米波探测器读取系统的FPGA固件，其特征在于，为了获得每个读取音的一致相位信息，DAC频点宽度必须等于FFT通道化器分辨率的整数倍。


6.根据前述任一项权利要求所述的大规模亚毫米波探测器读取系统的FPGA固件，其特征在于，改进的FFT技术如下：
A,对于数字处理，确定每个阶段在FPGA内部存储数字所需的位数，以确保在数字信号处理期间不会丢失任何信息；
B,FF...

【专利技术属性】
技术研发人员：段然，刘聪展，李正伟，李菂，张馨心，牛晨辉，
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