一种北斗二代MEO/IGSO卫星B1频点I支路导航信号的捕获算法及其软件实现

根据北斗二代导航系统扩频信号结构及其性质,研究和仿真了B1频点I支路导航信号的捕获算法,设计了滑动相关器来实现相关,并使用匹配滤波法剥离导航电文上调制的Neumann-Hoffman码。最后对捕获结果进行了误差分析。该算法对接收信号的载波多普勒频移和初始码相位进行粗估计,为导航数据的解调、用户接收机的定位创造了必要条件。     

相干消色散脉冲星观测系统的研究

云南天文台射电天文研究团组利用从美国伯克利大学CASPER天文信号与电子学研究中心购买的现场可编程门阵列(Field-Programmable Gate Array,FPGA)接收机平台ROACH2,实现了512 MHz输入带宽,512 MHz带宽分为128通道输出(每个通道4 M带宽),8比特采样和双极化输入(1 024 MHz)的基带数据采集终端。海量数据传输方式通过SFP+万兆网口实现,利用编写的脚本文件调用DSPSR程序包实现数据的解码、相干消色散、偏振计算和折叠等处理。数据处理结果以PSRFITS格式存储。构建以ROACH2为基带数据采集终端和DSPSR为数据处理核心的脉冲星观测系统,相比于以VLBI观测终端为基础构建的观测系统,在观测模式、数据处理方法、运算效率和观测数据的通用性等方面具有更好的优越性。     

MSAS基带信号处理关键技术

给出了日本MSAS（多功能卫星增强系统）基带信号处理各项关键技术的算法原理,并对2006年在成都高楼上采集的MSAS卫星信号数据通过软件进行了基带信号处理,验证了各关键技术算法原理的正确性。另外,提出对GPS接收机增加1个MSAS通道以便提高我国GPS卫星导航接收机的定位精度和进一步增强GPS卫星导航完好性监测。     

静态测量型GPS接收机的研制及其性能

静态测量型GPS接收机系统由8通道、单频ST-1接收机和静态后处理软件两部分组成,通过跟踪测量卫星载波信号、测距码信号及数据码(包含有星历数据)信号,获得伪距和载波相位观测值,采用差分(主要是双差)处理方法,达到精确测定两接收机天线间相对位置的目的.基线测量精度为10mm+2ppm×D.     

基于圆周移位的GPS软件接收机捕获算法研究

针对传统FFT捕获算法运算量较大的缺点,利用时域载波剥离与频域圆周移位等价的原理,通过对输入信号频谱序列进行圆周移位操作,替换在不同载波Doppler搜索单元下对输入信号的重复载波剥离和FFT操作,在Doppler单元和码相位的二维搜索过程中,只需对输入信号进行一次FFT操作.该算法不会给相关能量带来损失,因此,该算法不会影响信号的捕获概率.实验结果证明该算法具有捕获时间短,相应硬件实现简单等优点,适合GPS软件接收机的工程实现.     

新疆天文台南山26米天线全息法测量系统

南山25 m射电望远镜经过一年多的升级改造现已全面完成,主反射面直径增加至26 m,为保证Q波段(30~50 GHz)接收机的工作效率,望远镜的表面精度需达到较高的水平,微波全息法可对天线面形进行精确测量和调整,是望远镜面形首次和定期精调的首选,基于新南山26 m天线建立了一套全息法测量系统。整个系统包括参考天线、接收机、相关机、传输链路、时频参考、扫描控制和全息法处理软件等几部分,采用带通采样技术直接采集中频信号,减少了基带信号转换环节;采用高性能外部本振并利用氢钟输出的参考信号进行锁相,达到了极高的相位稳定度。目前整个系统已通过测试并取得了初步的测量结果,经处理分析,该系统工作正常,已达到应用要求。     

一种基于相位条纹的高精度码相位测量方法

全球导航卫星系统(Global Navigation Satellite System,GNSS)接收机在接收卫星信号后,经过捕获、跟踪,得到码相位与载波相位两个基本测量值,然后通过测量值计算卫星与接收机之间的距离.载波相位测量值比码相位测量值具有更高的测量精度,但由于载波相位测量值具有计算整周模糊度的问题,得到高精度...     

低频时码接收机的FIR滤波器设计及其DSP实现

将FIR(有限冲击响应)数字滤波器应用于低频时码接收机中,并利用DSP(digital signal proccssor)芯片TMS320C5402实现了低频时码信号的FIR滤波。实验表明,FIR滤波可以使信号中混杂的较为严重的干扰得到很好的抑制,并且失真较小,有利于实现高性能的定时接收机。     

基于单片机和GPS信号的校频系统

介绍一种基于INTEL 80C196KC单片机的校频系统,包括系统的设计原理、硬件组成和软件实现。该系统通过利用GPS接收机得到的1PPS秒脉冲信号,实现对晶体振荡器频率的校准,从而获得一个短期及长期稳定度都比较优良的时间频率标准。该系统采用了量化时延原理进行短时间间隔比对,对测量数据进行卡尔曼滤波处理。     

我国新一代VLBI数字基带转换器研制进展

数字化是目前设备研制发展的趋势,介绍了中国科学院上海天文台利用超大规模集成电路结合软件无线电技术,自主研发的我国新一代VLBI数字基带转换器(Chinese Data Acquisition System,简称CDAS).文中描述了设备的工作原理及其组成,并以VLBI观测实验数据证明其可行性.与原有的模拟设备(Anal...     

A 256 MHz Bandwidth Baseband Receiver/Spectrometer

Wideband untuned baseband receivers incorporating high-resolution digitisers and polyphase digital filter banks (PDFBs) have been proposed for SKA and LOFAR, and PDFBs are being actively developed as core elements of beamformers, spectrometers and cross correlators for a number of other radio telescopes. Early on-air test results of a 1024-channel, 0–256 MHz baseband receiver, demonstrate excellent spectral purity and robustness against strong in-band RFI.     

用于雷达天文研究的高速基带数据记录系统

为了开展雷达天文科学研究, 将射电望远镜接收的雷达回波信号进行采集和记录, 研究基于SNAP (Smart Network ADC (Analog to Digital Converter) Processor)硬件实验板和快速存储服务器设计并开发了雷达天文基带数据采集与记录系统. 该系统采用CASPER (Collaboration for Astronomy Signal Processing and Electronics Research)提供的图形化FPGA (Field Programmable Gate Array)开发工具流, 设计了双通道、256MHz带宽信号采集和VDIF (VLBI (Very Long Baseline Interferometry) Data Interchange Format)基带数据输出固件程序; 基于HASHPIPE (High Availability SHared PIPeline Engine)多线程管理引擎开发了双万兆以太网口实时基带数据存储程序, 存储带宽达到1GB/s; 最后编写了VDIF格式到雷达天文格式的转换程序. 经过脉冲星信号观测实验检测, 该系统准确、可靠.     

Design of a multi-function high-speed digital baseband data acquisition system

A multi-function digital baseband data acquisition system is designed for the sampling,distribution and recording of wide-band multi-channel astronomical signals.The system hires a SNAP2board as a digital baseband converter to digitize,channelize and packetize the received signal.It can be configured dynamically from a single channel to eight channels with a maximum bandwidth of 4096 MHz.Eight parallel HASHPIPE instances run on four servers,each carrying two NVMe SSD cards,achieving a total continuous write rate of 8 GB s~(-1).Data are recorded in the standard VDIF file format.The system is deployed on a 25-meter radio telescope to verify its functionality based on pulsar observations.Our results indicate that during the 30-minute observation period,the system achieved zero data loss at a data recording rate of 1 GB s~(-1)on a single server.The system will serve as a verification platform for testing the functions of the QTT (Qi Tai radio Telescope) digital backend system.In addition,it can be used as a baseband/VLBI(Very Long Baseline Interferometry) recorder or D-F-engine of correlator/beamformer as well.     

相控阵馈源MVDR波束合成器缓解RFI仿真

相控阵馈源(Phased array feeds, PAFs)接收机作为下一代微波接收机, 为大口径射电天文望远镜的射电干扰(Radio Frequency Interference, RFI)缓解工作带来了新的解决方法. PAFs接收机对射电望远镜焦平面的电磁波进行空域采样, 返回时域阵列信号, 使用最小方差无失真响应(Minimum Variance Distortionless Response, MVDR)波束合成器可以自适应地识别RFI的方向, 同时抑制RFI在输出信号中的功率, 从而达到提升射电望远镜灵敏度的效果. 仿真结果表明MVDR波束合成器对有源高能量的射电干扰有很强的识别能力和一定程度的缓解能力, 同时, 该波束合成器对各阵元信道中加性噪声累积引起的无源干扰有很强的抑制能力, 因此, PAFs接收机的MVDR波束合成器可以增强日益复杂电磁波环境下射电望远镜的抗干扰能力.     

边带分离型超导SIS接收机本振耦合噪声研究

超导SIS (Superconductor-Insulator-Superconductor)接收机因极低的接收机噪声温度成为毫米波和亚毫米波段射电天文观测的首选.本振系统耦合噪声也是接收机噪声的一部分,在多年的天文观测中,发现本振耦合噪声无法完全忽略,对天文观测的灵敏度有一定影响.采用两个不同种类的信号发生器作为本振系统初级信号源,测试了超导SIS接收机的噪声温度,发现信号发生器输出的基底噪声能够耦合到接收机内部,从而增加接收机噪声强度.分析研究了本振系统热噪声和信号发生器基底噪声对接收机噪声的影响.通过在信号发生器输入端加入窄带滤波器滤除其基底噪声,消除了信号发生器基底噪声引入的接收机噪声,降低了接收机的整体噪声,提高了望远镜的灵敏度.     

Investigation of LO-Coupled Noise for a Sideband Separation Superconducting SIS Receiver

The Superconducting Superconductor-Insulator-Superconductor (SIS) receivers have become the preferred method for (sub)millimeter-wave radio astronomical observations due to the extremely low receiver noise temperature. The coupling noise of the local oscillator (LO) system is also a part of the receiver noise. In many years of astronomical observations, it is found that the LO-coupled noise cannot be completely ignored, which has a certain impact on the sensitivity of astronomical observations. The noise temperature of the superconducting SIS receiver was tested using two different kinds of signal generators as the primary signal source of the LO system. It is found that the base noise output by the signal generator can be coupled into the receiver to increase the receiver noise. By adding a narrow band filter to the output of the signal generator, the base noise of the signal generator can be filtered out, and this part noise of the receiver can be eliminated, the overall noise of the receiver is reduced, and the sensitivity of the telescope is improved.     

基于斩波轮技术的K波段接收机噪声校准研究

接收机是射电天文中用于探测微弱射电信号的重要接收设备.接收机的强度校准就是将接收机对射电源的响应转换为天文意义上的流量密度.常规方法就是使用经典的冷热负载法,将接收机自身的强度响应转换为一个等效的温度值,之后再据此对射电源做进一步标定.通过搭建基于斩波轮技术的K波段接收机强度校准平台,使用斩波轮法测试K波段常温接收机的噪声温度,并与传统冷热负载法的测试结果进行比对.结果显示,在晴好天气条件下,斩波轮法在30°、90°仰角下噪声温度的最大测试误差为7.5%和8.4%,可以很好地应用于实际噪声温度测试中;但在5°仰角测试中,由于过低仰角引入了地面噪声,使得斩波轮法的测试误差上升至20%–30%之间而无法使用.希望在此基础上进一步开展K波段天空亮温度的理论计算与实测,从而完善斩波轮技术的应用,使之可以满足在不同气象条件下的噪声校准测试需求.     

YH-1星载超稳定晶振的频率稳定性的测试与分析

中国首个火星探测器萤火1号拟定在2011年发射升空。探测器上配备了一组(2个)超稳定晶体振荡器,该组晶体振荡器为X波段发射机提供频率标准,向地球发射下行信号。地面台站采用无线电开环多普勒和甚长基线干涉测量技术,对其进行通信、导航和跟踪。分析处理了萤火1号的超稳定晶体振荡器频率实验测试数据,确认晶体振荡器的频率稳定度约为1×10~(12),此结果可以作为火星探测器精密测定轨的有力支撑。     

基于以太网的射电天文制冷接收机的监视系统

制冷接收机是射电望远镜的核心设备,它是否正常工作直接决定望远镜观测的效果。制冷接收机的制冷温度和杜瓦真空度是反映接收机是否正常工作的最重要、最直接的指标之一。因此实现制冷接收机制冷温度和杜瓦真空度的远程实时监控,及时了解接收机是否正常工作对保证射电望远镜正常运行、提高观测效率有重要意义。为乌鲁木齐天文站25m射电望远镜1.3cm制冷接收机研制的一套基于单片机和以太网的数据采集和数据传输的远程监视系统,实现了制冷接收机制冷温度和杜瓦真空度的远程实时监控。该系统采用了美国ATMEL公司生产的8位单片机AVR ATmega16、Microchip Technology公司生产的ENC28J60以及MAXIM公司生产的MAX7219,实现对射电天文制冷接收机制冷温度和杜瓦真空度的数据采集,并利用以太网传输数据实现了远程实时监控接收机的制冷状态。阐述了以太网数据采集及远程监控电路的设计原理及其实现方法。该系统首次在国内大型射电望远镜上实现了对制冷接收机工作状态的远程实时监控,对于保证乌鲁木齐天文站25m射电望远镜1.3cm波段的观测效果有重要作用。