一种高频宽波段太阳射电信号观测装置制造方法及图纸

本发明专利技术涉及射电天文观测及通信技术领域，公开了一种高频宽波段太阳射电信号观测装置，接收天线用于接收太阳射电信号，输出至噪声源校正单元；噪声源校正单元用于根据噪声源的冷温数据和热温数据对太阳射电信号进行定标，以及输出圆极化信号至模拟前端系统；模拟前端系统用于对所述圆极化信号进行处理，输出两路通道信号；数字接收机用于采集所述两路通道信号，并对其中一路通道信号进行混频处理，对另一路通道信号进行变频处理，然后传输至所述显示存储系统；显示存储系统包括上位机和数据存储系统，数据存储系统用于对所述数字接收机传输的信号进行显示和存储，上位机用于控制接收天线、噪声源校正单元、模拟前端系统和数字接收机。收机。收机。

【技术实现步骤摘要】
一种高频宽波段太阳射电信号观测装置


[0001]本专利技术涉及射电天文观测及通信
，具体涉及一种高频宽波段太阳射电信号观测装置。

技术介绍

[0002]高频射电天文观测接收机系统目前通常采用的方式扩展了采集系统的带宽，但都存在一定问题。接收系统方式包括模拟超外差下变频结合低中频采样数字接收机、信道化方式采集数字接收机、压缩采样方式采集数字接收机、单比特采样数字接收机和交替采样数字接收机等。其中，模拟超外差下变频结合低中频采样数字接收机在中频段进行模/数、数/模转换，可使Ａ/Ｄ后端数字信号处理部分的数字信号处理能力和速要求降低，但对射频前端部分复杂度要求极高，导致机载系统体积和成本居高不下，并且超外差架构的接收机导致功能波形软件与前端电路紧耦合，致使新功能扩展困难。信道化方式采集数字接收机通道的滤波与变频使系统庞大复杂，带内波动较大，信号失真严重。压缩采样方式采集数字接收机要求信号具有相应的稀疏性。单比特采样数字接收机在幅度、相位上有所损失且系统的双音动态低。利用多路ADC并行时间交替采样的数字接收机使采样率大幅提高，但ADC器件的模拟带宽又成其限制因素，因并行通道之间响应的差异性、通道间采样时钟的差异性，导致并行采样的非均匀误差不可避免。
[0003]针对高频的射电天文观测对接收机系统采样和大带宽的要求，以及目前接收机存在系统庞大复杂，对信号要求有局限性，信号失真严重等问题。厘米波段的太阳射电爆发根据辐射强度随时间变化的特点，可分为渐升渐降爆发、脉冲爆发和微波大爆发。根据回旋加速辐射理论，依据峰值频率和高频端谱指数可以推断出有关磁场和粒子加速的关系。低频截止与各种吸收机制有关，也可推断出发射区相关参数和相关性质。目前已有一些高分辨率射电望远镜用于厘米波段爆发现象的研究。然而目前的厘米波段的太阳射电望远镜普遍时间和频率分辨率较低，不利于对厘米波段的爆发进行研究。

技术实现思路

[0004]现有厘米波段太阳射电望远镜存在对射频前端部分复杂度要求极高，新功能扩展困难，或者滤波与变频使系统庞大复杂，带内波动较大，信号失真严重的问题，导致采集的厘米波段的太阳射电望远镜时间分辨率和频率分辨率不高。针对这些问题，本专利技术提供了一种高频宽波段太阳射电信号观测装置，满足高频射电望远镜对2
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10GHz射电信号进行连续观测的要求，能够实现对2
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10GHz频段的太阳射电信号的频谱和部分流量进行实时监测，观测频段宽，实时性好，并带有定标功能。具有高时间分辨率和频率分辨率，时间分辨率最高可达2.4ms，频率分辨率最高可达0.15MHz，实现天文射电信号的高频和宽带信号数据采集与处理。
[0005]本专利技术所采用的技术方案是：一种高频宽波段太阳射电信号观测装置，包括接收天线、噪声源校正单元、模拟前端系统、数字接收机和显示存储系统；
所述接收天线用于接收太阳射电信号，输出至噪声源校正单元；所述噪声源校正单元用于根据噪声源的冷温数据和热温数据对太阳射电信号进行定标，以及输出圆极化信号至模拟前端系统；所述模拟前端系统用于对所述圆极化信号进行处理，输出两路通道信号；所述数字接收机用于采集所述两路通道信号，并对其中一路通道信号进行混频处理，对另一路通道信号进行变频处理，然后传输至所述显示存储系统；所述显示存储系统包括上位机和数据存储系统，数据存储系统用于对所述数字接收机传输的信号进行显示和存储，上位机用于控制接收天线、噪声源校正单元、模拟前端系统和数字接收机。
[0006]优选的，所述噪声源校正单元包括微波开关，通过所述数字接收机控制所述微波开关进行选通，用于将太阳射电信号交替输出为左、右圆极化信号。
[0007]优选的，所述噪声源校正单元还包括噪声源和机械开关；当装置处于校正状态时，上位机控制所述机械开关切换至噪声源输出冷温数据和热温数据模式，用于对太阳射电信号进行定标；当装置处于工作状态时，上位机控制所述机械开关切换至输出圆极化信号模式。
[0008]优选的，所述接收天线还包括转台控制系统，用于控制接收天线的旋转方向，所述转台控制系统与上位机相连。
[0009]优选的，所述模拟前端系统用于对所述圆极化信号进行放大和滤波处理，并对指定频段信号进行混频处理。
[0010]优选的，所述指定频段信号包括2
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2.7GHz、3.8
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4GHz、5.1
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5.3GHz、6.4
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6.6GHz和7.7
‑
7.9GHz的信号。
[0011]优选的，所述两路通道信号包括第一路信号和第二路信号；所述数字接收机采用多个滤波器对所述第一路信号与9.3GHz的LO本振信号进行混频，混频后的信号对应6.6
‑
7.3GHz、5.3
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5.5GHz、4
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4.2GHz、2.7
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2.9GHz和1.4
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1.6GHz频段，所述数字接收机采用带通滤波器对所述第二路信号进行放大滤波，并对其中9
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10GHz的频段进行下变频处理，所述带通滤波器的选通频段包括2.7
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3.8GHZ、4
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5.1GHz、5.3
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6.4GHz、6.6
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7.7GHz、7.9
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9GHz和9
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10GHz频段。
[0012]优选的，所述数字接收机输出TTL电平以控制所述模拟前端系统的通道切换，当所述数字接收机完成一路通道信号的采集时，改变所述TTL控制电平，使所述模拟前端系统输出另一路通道信号。
[0013]优选的，所述数字接收机包括高速ADC和高性能FPGA，其中，高速ADC用于采集中频信号并转换为数字信号，然后将数字信号传输至高性能FPGA；高性能FPGA用于对所述数字信号进行数字化处理，包括数据加窗、FFT运算、数据累加处理。
[0014]优选的，所述对射电信号进行定标是基于以下定标公式：；其中，R
sun
为观测太阳上位机显示值，R
sky
为晴朗的天空时上位机显示值，T
sun
为太
阳亮温值，T
sky
为天空亮温值，R
n
为噪声源热温输出时上位机显示值，R
l
为噪声源冷温输出时上位机显示值，T
n
为噪声源热温值，T
l
为噪声源冷温值。
[0015]上述技术方案的有益效果：与现有技术相比，本专利技术提供的高频宽波段太阳射电信号观测装置，满足高频射电望远镜对2
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10GHz射电信号进行连续观测的要求，能够实现对2
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10GHz频段的太阳射电信号的频谱和部分流量进行实时监测，观测频段宽，实时性好，并带有定标功能。具有高时间分辨率和频率分辨率，时间分辨率最高可达2.4ms，频率分辨率最高可达0.15MHz，实现本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种高频宽波段太阳射电信号观测装置，其特征在于，包括接收天线、噪声源校正单元、模拟前端系统、数字接收机和显示存储系统；所述接收天线用于接收太阳射电信号，输出至噪声源校正单元；所述噪声源校正单元用于根据噪声源的冷温数据和热温数据对太阳射电信号进行定标，以及输出圆极化信号至模拟前端系统；所述模拟前端系统用于对所述圆极化信号进行处理，输出两路通道信号；所述数字接收机用于采集所述两路通道信号，并对其中一路通道信号进行混频处理，对另一路通道信号进行变频处理，然后传输至所述显示存储系统；所述显示存储系统包括上位机和数据存储系统，数据存储系统用于对所述数字接收机传输的信号进行显示和存储，上位机用于控制接收天线、噪声源校正单元、模拟前端系统和数字接收机。2.根据权利要求1所述的高频宽波段太阳射电信号观测装置，其特征在于，所述噪声源校正单元包括微波开关，通过所述数字接收机控制所述微波开关进行选通，用于将太阳射电信号交替输出为左、右圆极化信号。3.根据权利要求2所述的高频宽波段太阳射电信号观测装置，其特征在于，所述噪声源校正单元还包括噪声源和机械开关；当装置处于校正状态时，上位机控制所述机械开关切换至噪声源输出冷温数据和热温数据模式，用于对太阳射电信号进行定标；当装置处于工作状态时，上位机控制所述机械开关切换至输出圆极化信号模式。4.根据权利要求1所述的高频宽波段太阳射电信号观测装置，其特征在于，所述接收天线还包括转台控制系统，用于控制接收天线的旋转方向，所述转台控制系统与上位机相连。5.根据权利要求1所述的高频宽波段太阳射电信号观测装置，其特征在于，所述模拟前端系统用于对所述圆极化信号进行放大和滤波处理，并对指定频段信号进行混频处理。6.根据权利要求5所述的高频宽波段太阳射电信号观测装置，其特征在于，所述指定频段信号包括2
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2.7GHz、3.8
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4GHz、5.1
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5.3GHz、6.4
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6.6GHz和7.7
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7.9GHz的信号。7.根据权利要求1所述的高频宽波段太阳射电信号观测装置，其特征在于，所述两路通道信号包括第一路信号和第二路信号；所述数字接...

【专利技术属性】
技术研发人员：尹云霞，万刚，丛钿伟，王帅，魏展基，刘磊，穆遥，刘佳，孙光德，李力锋，袁梨幻，康丽华，刘东洋，范亚博，杨舒婷，
申请(专利权)人：中国人民解放军战略支援部队航天工程大学，
类型：发明
国别省市：