一种用于射电天文观测的多功能数字后端制造技术

本发明专利技术公开了一种用于射电天文观测的多功能数字后端，包括数据采样和实时处理，所述数据采样为通过具有射电天文相干基带记录器的射电望远镜采集射电波信号，所述实时处理为采用滤波器和计算机对采集的数据进行处理，所述滤波器对数据进行多通道滤波，各通道的数据将由相应的CPU分别进行软件实时消色散处理和时间上的折叠运算，对各通道的数据进行采样和量化；本发明专利技术采用数据采样和实时处理两部分组成，通过滤波器对10OM的数据进行多通道滤波，各通道的数据将由相应的CPU分别进行软件实时消色散处理和时间上的折叠运算，最后对各通道的数据进行累加，从而得到宽带的脉冲星观测数据，可以用于脉冲星，分子谱线和连续谱等射电天体的观测。天体的观测。天体的观测。

【技术实现步骤摘要】
一种用于射电天文观测的多功能数字后端


[0001]本专利技术属于天文观测
，具体涉及一种用于射电天文观测的多功能数字后端。

技术介绍

[0002]目前，射电天文观测一般采用超外差技术，即先把射频信号经混频变为中频信号，再进行后续处理。在此过程中，射频信号的相位信息得以保存，这也是射电天文观测的主要特点之一。对中频或基频信号的电压进行奈奎斯特采样和足够的量化后得到的数据原则上包含了射频信号的全部信息。对这样得到的数据通过软/硬件进行相应的处理，就可以完成所需要的功能，如射电频谱仪、脉冲星宽带消色散观测等。这种处理方式与目前流行的虚拟仪器的测方法类似。由于射电观测的带宽一般较宽，上述方法对数据采样/记录和处理的能力要求较高，因此只在近10来年才成为可能。这里需要提到射电观测中的VLBI技术。经过了40多年来的发展，VLB已发展了一套成熟的基带数据记录和相关后处理系统。其数据记录系统经历了计算机磁带记录、录像带记录、专用磁带记录等阶段，现在正在发展磁盘记录系统。相关处理机也经历了最早期的软件相关到后来的硬件处理机等发展阶段。由于计算机的计算能力的发展，目前人们已开始重新发展软件相关技术。考虑到记录带宽的限制，目前VLB基带数据记录系统一般采用4
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bit化，这会引入一定的量化噪声，并且数据回放需要专用的设备，因此还没有在射电天文其他观测中得到广泛应用。
[0003]目前现有数字后端技术中由于星际介质色散效应的影响，不同频率的脉冲到达观测者的时刻略有不同，因此在一定带宽的信号上直接叠加会使得到的脉冲轮廓呈现一定的模糊效应，主要有两种消色散技术；滤波器组和相干消色散技术，但是其时间分辨率相对较低，并且在每个通道内存在一定的残余频率模糊的问题，需要设计一种用于射电天文观测的多功能数字后端解决上述问题。

技术实现思路

[0004]本专利技术的目的在于提供一种用于射电天文观测的多功能数字后端，以解决上述
技术介绍
中提出的问题。
[0005]为实现上述目的，本专利技术提供如下技术方案：一种用于射电天文观测的多功能数字后端，包括数据采样和实时处理，所述数据采样为通过具有射电天文相干基带记录器的射电望远镜采集射电波信号，所述实时处理为采用滤波器和计算机对采集的数据进行处理，所述滤波器对数据进行多通道滤波，各通道的数据将由相应的CPU分别进行软件实时消色散处理和时间上的折叠运算，对各通道的数据进行采样和量化，量化后通过计算机处理。
[0006]优选的，所述实时处理还包括计算机软件，计算机利用软件进行消色散处理，各参数的调整方便。
[0007]优选的，所述计算机利用软件计算获得的观测信号的频谱信息，还可以对射电干扰进行抑制处理。
[0008]优选的，所述数据采集望远镜和天线上均设置有电磁兼容护罩。
[0009]优选的，所述计算机的外侧设置有射电干扰源抑制屏蔽外壳。
[0010]优选的，所述采用计算机实时和基带记录数据后处理相结合的方式来获得观测所需的带宽。
[0011]优选的，还包括通讯接口，用于实现控制器与外界的通讯；数传接口，用于传输控制器的数据。
[0012]优选的，还包括用于对天线接收的射电波信号进行前置处理的前端信号调理模块，前端信号调理模块的输入端与天线连接，输出端与双通道ADC数据采集器连接；数据处理器的控制信号输出端与前端信号调理模块的控制信号输入端连接。
[0013]优选的，所述数字后端通过编程实现宽带频谱仪的功能，通过频谱分析进行射电干扰的抑制。
[0014]优选的，所述基带数据的采样和记录，通过数据接口与VLB兼容。
[0015]与现有技术相比，本专利技术的有益效果是：
[0016]1.本专利技术采用高速数据取样及软件实时处理的方式，其处理方法灵活，可扩展性好，相干消色散技术处理方法时间分辨率高，目前毫秒脉冲星的高精度到达时间的观测采用相干消色散技术。
[0017]2.本专利技术采用数据采样和实时处理两部分组成，通过滤波器对10OM的数据进行多通道滤波，各通道的数据将由相应的CPU分别进行软件实时消色散处理和时间上的折叠运算，最后对各通道的数据进行累加，从而得到宽带的脉冲星观测数据，可以用于脉冲星，分子谱线和连续谱等射电天体的观测。
附图说明
[0018]图1为本专利技术的框架示意图。
具体实施方式
[0019]下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。
[0020]实施例一：
[0021]请参阅图1，本专利技术提供一种技术方案：一种用于射电天文观测的多功能数字后端，包括数据采样和实时处理，实时处理还包括计算机软件，计算机利用软件进行消色散处理，各参数的调整方便，数据采样为通过具有射电天文相干基带记录器的射电望远镜采集射电波信号，实时处理为采用滤波器和计算机对采集的数据进行处理，滤波器对数据进行多通道滤波，各通道的数据将由相应的CPU分别进行软件实时消色散处理和时间上的折叠运算，对各通道的数据进行采样和量化，量化后通过计算机处理，相干消色散技术可以更好地抵消色散效应的影响，恢复原始的脉冲轮廓。其实现方式有硬件技术和软件技术两种，把一时间段上的数据变换到频率域，再对各频率信号的相位进行调制，以补偿色散效应造成的相移，然后把调制过的数据变换回时间域，再进行折叠和累加来得到脉冲星的宽带观测
结果。
[0022]进一步地，计算机利用软件计算获得的观测信号的频谱信息，还可以对射电干扰进行抑制处理；数据采集望远镜和天线上均设置有电磁兼容护罩；计算机的外侧设置有射电干扰源抑制屏蔽外壳；采用计算机实时和基带记录数据后处理相结合的方式来获得观测所需的带宽，采用软件实时和基带记录一数据后处理相结合的方式来获得观测所需的带宽。此方案与全带宽软件实时系统相比，虽没有获得较高的实时灵敏度，但可满足系统快视的要求，并且降低了系统造价，与全带宽的基带记录—数据后处理系统相比，具备了系统快视功能。
[0023]首先把一时间段上的数据变换到频率域，再对各频率信号的相位进行调制，以补偿色散效应造成的相移，然后把调制过的数据变换回时间域，再进行折叠和累加来得到脉冲星的宽带观测结果。这种处理方法时间分辨率高，毫秒脉冲星的高精度到达时间的观测采用相干消色散技术。
[0024]从上述描述可知，本专利技术具有以下有益效果：本专利技术采用高速数据取样及软件实时处理的方式，其处理方法灵活，可扩展性好，相干消色散技术处理方法时间分辨率高，目前毫秒脉冲星的高精度到达时间的观测一般都开始或已经采用相干消色散技术
[0025]实施例二：
[0026]请参阅图1所示，在实施例一的基础上，本专利技术提供一种技术方案：还包括通讯接口，用于实现控制器与外界的通讯；数传接口，用于传输控制器的数据；还包括用于本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种用于射电天文观测的多功能数字后端，其特征在于：包括数据采样和实时处理，所述数据采样为通过具有射电天文相干基带记录器的射电望远镜采集射电波信号，所述实时处理为采用滤波器和计算机对采集的数据进行处理，所述滤波器对数据进行多通道滤波，各通道的数据将由相应的CPU分别进行软件实时消色散处理和时间上的折叠运算，对各通道的数据进行采样和量化，量化后通过计算机处理。2.根据权利要求1所述的一种用于射电天文观测的多功能数字后端，其特征在于：所述实时处理还包括计算机软件，计算机利用软件进行消色散处理，各参数的调整方便。3.根据权利要求1所述的一种用于射电天文观测的多功能数字后端，其特征在于：所述计算机利用软件计算获得的观测信号的频谱信息，还可以对射电干扰进行抑制处理。4.根据权利要求1所述的一种用于射电天文观测的多功能数字后端，其特征在于：所述数据采集望远镜和天线上均设置有电磁兼容护罩。5.根据权利要求1所述的一种用于射电天文观测的多功能数字后端，其特征在于：所述计算机的外侧设置有...

【专利技术属性】
技术研发人员：徐永华，郝龙飞，李志玄，
申请(专利权)人：中国科学院云南天文台，
类型：发明
国别省市：