使用基于PXI的儀器和高速流盤(pán)技術(shù)進(jìn)行下一代射電天文接收機算法原型開(kāi)發(fā)

　　作者:

　　J. Richard Fisher - National Radio Astronomy Observatory

　　Matthew A.. Morgan - National Radio Astronomy Observatory

　　行業(yè):

　　航空/航天, 科研

　　產(chǎn)品:

　　PXI-5105, PXI-5152, NI PXIe-8105, PXI-6562, HDD-8263, NI PXIe-1062Q

　　挑戰:

　　運用現代數字計算的最新進(jìn)展，開(kāi)發(fā)下一代高性能、小型集成射電航天接收機，盡可能與天線(xiàn)輸入接近地對信號進(jìn)行數字化盡可能與天線(xiàn)饋電接近地對信號進(jìn)行數字化。

　　解決方案:

　　使用NI采樣、數據采集(DAQ)和數據流盤(pán)硬件，采集定制設計的微波前端的輸出，并測試數字標定邊帶分離和高精度、高穩定性極化隔離的新算法。

　　"使用NI數據采集和數據流盤(pán)硬件，我們?yōu)镈SSM和DOMT開(kāi)發(fā)了標定和校正算法，相比使用實(shí)時(shí)硬件信號處理實(shí)際問(wèn)題，我們的處理方法更有效、成本更低。"

　　美國國家射電天文臺(NRAO)是美國國家科學(xué)基金會(huì )(NSF)資助的機構，負責美國和世界各地天文學(xué)家使用的射電天文設備的建造、維護和運作。中央開(kāi)發(fā)實(shí)驗室(CDL)是NRAO的主要研究和開(kāi)發(fā)團隊。

　　突破性的射電天文研究依賴(lài)于低噪聲接收器和寬帶數據傳輸系統。盡管這些系統在成本、重量和尺寸上都更小，但是比目前的高端系統更可靠、可重復性更高，而且無(wú)需犧牲靈敏度。

　　數字邊帶分離和極性隔離

　　下一代射電儀器需要盡可能接近地對天線(xiàn)饋電進(jìn)行數字化，并且將射頻至基帶轉換、模擬至數字轉換以及銅導線(xiàn)至光纖轉換集成在一體。這包含將部分功能從模擬域轉換到數字域，從而可以以最高的保真度進(jìn)行信號處理。

　　自然決定了射電天文學(xué)家研究信號的頻率、帶寬和時(shí)域特性，需要比大多數商業(yè)應用具有更寬微調范圍和更大瞬時(shí)帶寬的接收機。此外，從通信標準而言，宇宙信號非常微弱，因此分離帶外信號十分重要。直到最近，出現了復雜的下變頻系統，它帶有多個(gè)本地振蕩器和中間濾波器，讓低級散射混和產(chǎn)品分解頻譜，特別是在高度集成的接收器上。更簡(jiǎn)單的單一下變頻、邊帶分離解決方案都不可行，因為為中頻(IF)實(shí)現高帶寬混和耦合器十分困難，相對受限制的邊帶分離導致低于20 dB寬帶寬。為了避免這個(gè)問(wèn)題，我們使用數字邊帶分離混和器(DSSM)避免模擬IF混和系統。DSSM對相內進(jìn)行數字化并獨立對混和器輸出進(jìn)行正交化，數字化地完成更高或更低帶寬的最終重建，因此我們可以創(chuàng )建數學(xué)上完美的IF混和系統，校正在前置模擬數字中的任何幅值和相位失衡。