使用基于PXI的仪器和高速流盘技术进行下一代射电天文接收机算法原型开发

　　作者:

　　J. Richard Fisher - National Radio Astronomy Observatory

　　Matthew A.. Morgan - National Radio Astronomy Observatory

　　行业:

　　航空/航天, 科研

　　产品:

　　PXI-5105, PXI-5152,NIPXIe-8105, PXI-6562, HDD-8263,NIPXIe-1062Q

　　挑战:

　　运用现代数字计算的最新进展，开发下一代高性能、小型集成射电航天接收机，尽可能与天线输入接近地对信号进行数字化尽可能与天线馈电接近地对信号进行数字化。

　　解决方案:

　　使用NI采样、数据采集(DAQ)和数据流盘硬件，采集定制设计的微波前端的输出，并测试数字标定边带分离和高精度、高稳定性极化隔离的新算法。

　　"使用NI数据采集和数据流盘硬件，我们为DSSM和DOMT开发了标定和校正算法，相比使用实时硬件信号处理实际问题，我们的处理方法更有效、成本更低。"

　　美国国家射电天文台(NRAO)是美国国家科学基金会(NSF)资助的机构，负责美国和世界各地天文学家使用的射电天文设备的建造、维护和运作。中央开发实验室(CDL)是NRAO的主要研究和开发团队。

　　突破性的射电天文研究依赖于低噪声接收器和宽带数据传输系统。尽管这些系统在成本、重量和尺寸上都更小，但是比目前的高端系统更可靠、可重复性更高，而且无需牺牲灵敏度。

　　数字边带分离和极性隔离

　　下一代射电仪器需要尽可能接近地对天线馈电进行数字化，并且将射频至基带转换、模拟至数字转换以及铜导线至光纤转换集成在一体。这包含将部分功能从模拟域转换到数字域，从而可以以最高的保真度进行信号处理。

　　自然决定了射电天文学家研究信号的频率、带宽和时域特性，需要比大多数商业应用具有更宽微调范围和更大瞬时带宽的接收机。此外，从通信标准而言，宇宙信号非常微弱，因此分离带外信号十分重要。直到最近，出现了复杂的下变频系统，它带有多个本地振荡器和中间滤波器，让低级散射混和产品分解频谱，特别是在高度集成的接收器上。更简单的单一下变频、边带分离解决方案都不可行，因为为中频(IF)实现高带宽混和耦合器十分困难，相对受限制的边带分离导致低于20 dB宽带宽。为了避免这个问题，我们使用数字边带分离混和器(DSSM)避免模拟IF混和系统。DSSM对相内进行数字化并独立对混和器输出进行正交化，数字化地完成更高或更低带宽的最终重建，因此我们可以创建数学上完美的IF混和系统，校正在前置模拟数字中的任何幅值和相位失衡。