分类: 天文学 >> 天文学 提交时间: 2018-05-29 合作期刊: 《天文研究与技术》
摘要: FocusGEO是上海天文台自行研制的新一代地球同步轨道动态监视系统,与大部分商用成熟的天文望远镜相比缺乏标准的硬件底层驱动,同时受到运行环境限制,无法设计开发基于Linux的RTS2或基于Windows的ASCOM的全自动化软件系统。研究团队针对FocusGEO的特殊需求,自行设计开发了一套基于Windows的软件系统,可实现望远镜自动观测、资料实时处理、数据传输与数据管理等过程。介绍了软件系统的实现框架、整体流程和数据并行处理的原理,并重点讨论图像实时转换与传输和数据实时处理与入库的实现方法。长时间的观测运行表明,软件系统工作稳定可靠,可为非通用望远镜系统的自动控制软件开发提供借鉴。
分类: 天文学 >> 天文学 提交时间: 2018-05-15 合作期刊: 《天文研究与技术》
摘要: 低插入损耗、边带陡峭的带枝节的双模弯曲方环形带通滤波器,用于射电天文K波段(18-26.5GHz)多波束接收机的小型化集成下变频系统。该滤波器采用正交直连馈线,获得低插入损耗,再加载调谐枝节构成一个边带陡峭的宽带滤波器。从测量结果可知:单环滤波器的3dB带宽为42.8%,在17.4GHz-26.9GHz频带内的回波损耗小于-20dB,插入损耗为-1.05dB。15.1GHz-16GHz和28.1GHz-28.9GHz的阻带抑制度大于35dB;双环滤波器的3dB带宽为39.8%,在17.7GHz-26.5GHz频带内的回波损耗小于-14dB,插入损耗为-1.27dB。12.8GHz-15.3GHz和27.9GHz-30.6GHz的阻带抑制度大于35dB。两个滤波器的测试结果和仿真结果吻合度很高。
分类: 天文学 >> 天文学 提交时间: 2017-09-26 合作期刊: 《天文研究与技术》
摘要: 随着数据记录速率的提高以及对数据准确性的要求,老的采集系统已经不能满足新的要求,迫切要求采用新的终端和技术。Mark6是麻省理工学院研制的最新的记录终端,已经用于主要的天文机构,比如JIVE, KASI, Max-Planck-Institute等。首先介绍了VLBI数据记录终端的现状,给出了上海天文台对Mark6软硬件的调试与配置;然后介绍了使用Mark6与CDAS2互连进行数据记录的测试及分析;最后对Mark6系统的应用及相关软件的后续研发进行了简洁阐述。可为后续终端采集系统的安装、配置及升级提供指导及参考。
分类: 天文学 >> 天文学 提交时间: 2017-09-26 合作期刊: 《天文研究与技术》
摘要: 消除综合孔径望远镜子孔径之间的相对光程差是实现高分辨率干涉成像的前提条件,条纹检测法是一种检测相对光程差的有效办法。因子孔径的空间位置排布使干涉条纹具有一定的方向性,若不能精确获知干涉条纹的角度,则无法沿条纹的法线方向行采样,进而无法根据对比度变化曲线的最大值获得子孔径之间的最小光程差位置。提出了一种基于傅里叶变换和图像二值化闺值遍历的获得干涉条纹角度的方法,首先介绍了算法的基本原理,其次通过对条纹角度为43。的仿真数据进行算法验证得到的角度为43. 007 8 0,与理论值的误差为0. 018%,证实了方法的可行性。最后对比了未旋转相机和旋转相机两种情况下的条纹对比度变化曲线,可知通过旋转相机使条纹转至相机靶面纵轴方向再进行采样的办法,更有利于精确得到相对光程差的最小位置。
分类: 天文学 >> 天文学 提交时间: 2017-09-26 合作期刊: 《天文研究与技术》
摘要: 天马望远镜Ka波段宽带接收机是研究恒星形成、星际介质以及深空探测的重要观测平台。论述了接收机核心器件Ka波段宽带圆极化器的研制过程。该器件由90°两壁波纹移相器和改进型双脊波导形式的正交模式藕合器构成,工作频带为26.5 ~40 GHz,相对带宽达到41%。首先介绍了圆极化器的应用背景及工作原理,继而进行模型设计和仿真优化,最后进行结构设计和样品实测。实测结果显示,移相器的相移误差为904°,轴比达到0. 6 dB,正交模式藕合器的交又极化为-26 dB ,隔离度为-35 dB ,器件端口驻波均低于-18 dB,实测结果与设计仿真相符。
分类: 天文学 >> 天文学 提交时间: 2023-01-17 合作期刊: 《天文研究与技术》
摘要: 该设计的目的是实现氢原子钟的数字温度控制。基于温度检测和控制的基本原理设计一套有两级控温(包括氢钟内炉和外炉)的恒温控制系统,温度控制系统主要由电桥电路、模数转换电路、温度计算和比例积分微分(Proportional-Integral-Derivative,PID)控制系统,脉冲宽度调制(Pulse Width Modulation ,PWM)输出电路、加热丝组成。在环境温度21℃到25℃时,实现了数字温控系统0.002℃的温度稳定度,证明了数字电路对氢钟控温的可行性。
分类: 天文学 >> 天文学 提交时间: 2022-10-17 合作期刊: 《天文研究与技术》
摘要: 为降低氢脉泽由C场不均匀导致的跃迁频率相对变化率,提出了三段螺线管和四组线圈两种C场组件设计。利用轴线上磁场的高阶展式计算了L=0.05-0.5的三段螺线管构造匀强磁场时的安匝比以及螺线管间距,并选择L=0.2-0.45的三段螺线管进行了磁场的有限元分析,给出了不同宽度的三段螺线管磁场非均匀度分布。其中L=0.45的三段螺线管在储存泡区域的最大非均匀度为0.105%,相应的跃迁频率相对变化率为1.0210-13 。采用相同的方法计算了四组线圈以及五组线圈构造匀强磁场时线圈间的安匝比和间距,并对线圈内的磁场进行了有限元仿真,给出了非均匀度分布,四组线圈式C场筒内磁场在储存泡区域的非均匀度最大值为0.066%,相应的跃迁频率相对变化率为6.4210-14
分类: 天文学 >> 天文学 提交时间: 2021-03-30 合作期刊: 《天文研究与技术》
摘要: W波段接收机系统能有效接收多条射电天文观测重要分子谱线信息,对于天文观测和科学研究有重要意义。W波段正交模耦合器(Ortho-mode Transducer)作为接收机系统实现极化分离的关键器件,其性能对接收机整体性能有重要影响。本文介绍了一款基于Boifot结构的W波段宽带正交模耦合器,并介绍了OMT的工作原理和设计流程。仿真结果表明,在70-116GHz频带内,OMT相对带宽达到49.4%,回波损耗优于-18.7dB,交叉极化优于-55.8dB,端口隔离度优于-54dB。
分类: 天文学 >> 天文学 提交时间: 2020-04-20 合作期刊: 《天文研究与技术》
摘要: 星载氢原子钟具有频率稳定度高、频率漂移率低的优点,在卫星导航定位和频率计量中得到了广泛应用。星载氢原子钟的腔泡系统用于实现氢原子的量子跃迁及其信号采集,原子跃迁信号幅度直接决定了系统信噪比,进而影响整机性能指标,所以腔泡系统是星载氢原子钟的核心组件。目前,星载氢原子钟腔泡系统主要采用直螺线管来产生原子跃迁所需的C场。由于星载氢原子钟物理部分的结构限制,直螺线管的磁场均匀度有进一步提高的空间。探讨使用多段线圈代替直螺线管用于产生C场的可行性。首先对多段线圈产生的磁场进行理论分析计算,同时使用ANSYS电磁场仿真软件对多段线圈的各项参数进行仿真和优化,包括各段长度、段数、间距以及匝数、内径和总长度等。然后优选磁场均匀度较好的线圈配置参数,可将C场的非均匀度由直螺线管约10%降低到多段线圈约1%。根据仿真优化结果建立了试验九段线圈,对比测试了原子跃迁信号增益,同时结合电路部分进行了闭环测试,对频率稳定度指标进行了对比。实验结果表明,原子跃迁信号可有效提升,阿伦方差在中短稳(1S-1000S)能表现更好。此项工作为星载氢原子钟整机性能指标的进一步提升打下了基础。
分类: 天文学 >> 天文学 提交时间: 2020-01-06 合作期刊: 《天文研究与技术》
摘要: 氢原子钟作为一种精密的授时守时仪器,在科学研究与工程应用中发挥着重要作用,但目前我国原子钟还存在设备故障、可靠性差等问题。为了简化技术人员排查流程、提升维修效率,文章提出了一种采用机器学习方法,将氢钟历史运行数据作为训练样本,结合DBSCAN及人工神经网络算法得到氢钟诊断模型,从而大幅简化故障排查过程的方法。实验中将训练好的模型部署到嵌入式设备上,并把实时预判结果给技术人员作为参考,证实了这种方法的可行性及有效性。
分类: 天文学 >> 天文学 提交时间: 2019-03-25 合作期刊: 《天文研究与技术》
摘要: 低噪声放大器在射电天文望远镜接收机中是一个重要的前端组件,其性能对接收机的 灵敏度和噪声有着至关重要的影响。本文采用 OMMIC 公司 70nm GaAs mHEMT 工艺研究 和设计了一款工作频率为 2-18GHz 的超宽带单片微波集成低噪声放大器芯片,芯片面积为 2 mm×1mm。放大器电路采用三级级联放大、双电源供电拓扑结构,常温在片测试结果显示, 全频带增益大于 28dB,噪声温度平均值为 93K,直流功耗 150mW,无条件稳定。该放大器 芯片覆盖了射电天文 S、C、X、Ku 四个传统观测波段,适用于厘米波段超宽带接收前端和 毫米波段超宽带中频放大模块。
分类: 天文学 >> 天文学 提交时间: 2018-05-15 合作期刊: 《天文研究与技术》
摘要: 菲索型光干涉望远镜得到高分辨率成像的关键是需要消除各子镜之间相位平移误差。宽光谱条纹对比度检测法是一种检测相位平移误差的有效办法。基于物理光学基本原理,论证了平移误差与系统点扩展函数的关系,进而仿真了共相远场条纹像,分析了共相检测与控制过程和数据预处理的方法,提出了加权对比度的算法和共相维持的方法,最终得到了共相远场像,并与仿真结果进行了对比。结果表明,实验与仿真的共相远场像能量分布形态以及数值都比较接近,该方法可以实现对子镜之间相位平移误差的检测与控制。
分类: 天文学 >> 天文学 提交时间: 2018-05-17 合作期刊: 《天文研究与技术》
摘要: 通过分析全球定位系统授时的缺点和北斗卫星导航系统进行授时的可行性,提出了卫星双模授时结合多时钟源的授时设备的设计方法,对授时设备中涉及的完好性监测算法和守时算法进行了研究,并给出详细的分析过程。
分类: 天文学 >> 天文学 提交时间: 2017-09-26 合作期刊: 《天文研究与技术》
摘要: 通过分析全球定位系统授时的缺点和北斗卫星导航系统进行授时的可行性,提出了卫星双模授时结合多时钟源的授时设备的设计方法,对授时设备中涉及的完好性监测算法和守时算法进行了研究,并给出详细的分析过程。
分类: 天文学 提交时间: 2024-01-05 合作期刊: 《天文学进展》
摘要: 采用 HY2D 卫星 2021 年 6 月 1 日―14 日和 6 月 19 日―27 日星载 GNSS 主、备份接 收机数据,基于简化动力学定轨算法,研究了星载 GPS 精密定轨技术,分析了主、备份接收机 性能及其定轨精度。利用主、备份星载 GPS 数据定轨,得到相位拟合残差 RMS 的平均值,分 别为 0.69 cm 和 0.82 cm。当轨道重叠 4 h 时,主份接收机径向差异为 0.2 cm,三维位置差异为 0.6 cm;备份接收机径向差异为 0.3 cm,三维位置差异为 1.7 cm,备份接收机结果差异稍大。 用法国 CNES 提供的精密轨道检验主、备份接收机数据的定轨精度,发现主、备份接收机定轨 结果与法国产品的径向差异平均值分别为 0.8 cm 和 1.2 cm。用站星间高度角大于 20◦ 的全球 SLR 核心测站观测数据检验主、备份接收机定轨精度,其测距方向残差 RMS 分别为 1.51 cm 和 2.44 cm。研究结果表明,HY2D 卫星搭载的主、备份星载双频 GNSS 接收机都可以满足卫 星径向厘米级精度的定轨需求。
分类: 天文学 提交时间: 2023-12-13 合作期刊: 《天文学进展》
摘要: 不同导航系统中卫星的形状、材料、轨道设计和姿态控制模式等都不相同,在进行多系 统数据联合处理时,要获得高精度的卫星轨道,需要区别对待不同类型卫星的姿态模型和光压模 型。作为导航卫星所受量级最大的非保守力,国内外许多研究是围绕光压模型的建立与精化等方 面来开展,以便建立最合适的模型,从而获取更高的定轨精度。目前的研究表明,新的 Galileo 以及北斗卫星采用与之前不同的姿态控制模式,适用的光压模型也不同。总结了目前比较通用的 导航卫星姿态模型,尤其是官方最新公布的北斗卫星的姿态模型,详细介绍了卫星光压模型研究 进展和近几年来新发射卫星光压模型以及其先验模型的构建方法,并分析了各个模型的优缺点 和适应性。通过对目前导航卫星姿态以及光压模型的分析,提出在更高精度的定轨任务中有待改 进的问题,为导航卫星尤其是新发射导航卫星精密定轨中的光压和姿态模型的选择和建立提供 参考。
分类: 天文学 提交时间: 2023-12-13 合作期刊: 《天文学进展》
摘要: 讨论了爱因斯坦导出的质能方程。该方程暗示了能量与质量之间可能存在相互转化的关系。众所周知,从质量转化为能量可以通过核反应进行,但是能量是否能够在一定条件下转化为物质?探讨了这一问题,介绍了粒子物理中的有关实验,尤其重点指出一类天体物理黑洞中喷流物质来源的模型可能提供了能量转换为物质的重要例子。
分类: 天文学 提交时间: 2023-12-13 合作期刊: 《天文学进展》
摘要: 近年来,在活动星系核的光变曲线中越来越多的准周期振荡现象被发现并报道,而对此类现象的研究很有可能成为一种探索超大质量黑洞物理机制的特殊且有效的手段。首次收集了报道出的准周期振荡事例,并对其分不同波段进行了整理;此外还介绍了不同波段上显著事例的特点并阐明其相关的物理过程。根据所搜集的事例,讨论了它们的整体特点,其中所探测的周期具有很强的观测选择效应,并且至今高可信度的事例不多。目前考虑的准周期振荡的产生机制都与Lense-Thirring 效应或双黑洞系统有关。相信在不久的将来,随着各类大型巡天项目的开展,会有大量的活动星系核准周期振荡现象被发现,这将有助于对该现象的深入研究。
分类: 天文学 >> 天文学 提交时间: 2022-06-24 合作期刊: 《天文研究与技术》
摘要: 天马13 m 射电望远镜是新一代专为空间大地测量的VLBI天线,即所谓的VGOS系统。VGOS观测将从调度、相关、观测策略到分析各个方面改变VLBI。与传统测地观测相比,VGOS观测将数据提高1-2个数量级。天马13 m天线安装有3~15Ghz宽频制冷接收机,一般要求天线指向偏差小于最高频率波束宽度的1/10。为了满足高精度指向要求,本文详细介绍了指向建立的方法和天线控制扫描策略,给出了系统误差修正模型的完全表达式,明确了指向修正模型中的参数意义。基于该天线指向扫描的实测数据,实测评估了该望远镜的指向精度。采用最小二乘法对覆盖全天区的数据样本进行拟合,得到天马13 m射电望远镜指向模型,并加载到天线伺服控制系统中进行验证,得到了好于10"的的盲指误差。
分类: 天文学 >> 天文仪器与技术 提交时间: 2018-06-22 合作期刊: 《天文研究与技术》
摘要: 对于氢原子钟,由于微波谐振腔的腔牵引效应以及外部环境温度的变化,影响谐振腔的振荡频率,导致氢原子钟长期频率稳定度降低。为了修正这种情况,使用腔自动调谐方式实现谐振腔的频率稳定在工作频率上。目前国内外主要采用的腔自动调谐技术包括3种:外部探测信号调谐方式、微波腔频率开关调谐方式和 调制方式。将对外部探测信号调谐方式和微波腔频率开关调谐方式进行分析,并在上海天文台SOHM-4型外部探测信号调谐方式的基础上进一步探索微波腔频率开关调谐方式。基于数字信号处理器进行电路设计与程序开发,最终在SOHM-4型氢原子钟上实现腔自动调谐。