使用基于PXI的儀器和高速流盤技術進行下一代射電天文接收機算法原型開發

　　作者:

　　J. Richard Fisher - National Radio Astronomy Observatory

　　Matthew A.. Morgan - National Radio Astronomy Observatory

　　行業:

　　航空/航天, 科研

　　產品:

　　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展，開發下一代高性能、小型集成射電航天接收機，盡可能與天線輸入接近地對信號進行數字化盡可能與天線饋電接近地對信號進行數字化。

　　解決方案:

　　使用NI采樣、數據采集(DAQ)和數據流盤硬件，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硬件，我們為DSSM和DOMT開發了標定和校正算法，相比使用實時硬件信號處理實際問題，我們的處理方法更有效、成本更低。"

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

　　突破性的射電天文研究依賴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饋電進行數字化，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行信號處理。

　　自然決定了射電天文學家研究信號的頻率、帶寬和時域特性，需要比大多數商業應用具有更寬微調范圍和更大瞬時帶寬的接收機。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，它帶有多個本地振蕩器和中間濾波器，讓低級散射混和產品分解頻譜，特別是在高度集成的接收器上。更簡單的單一下變頻、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。為了避免這個問題，我們使用數字邊帶分離混和器(DSSM)避免模擬IF混和系統。DSSM對相內進行數字化并獨立對混和器輸出進行正交化，數字化地完成更高或更低帶寬的最終重建，因此我們可以創建數學上完美的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。