分类： 天文学 >> 天文学 提交时间： 2023-12-06 合作期刊: 《天文研究与技术》
摘要： 针对目前射电观测设备对数字接收机高采样率､宽带宽､多通道幅相一致，以及高速率直接采样和时域数据存储的需求，通过调研分析多个射电观测设备的数字处理系统的技术架构和功能，提出了基于ZYNQ SOC和ADS54J60等核心器件实现的4 通道数字接收机系统方案。单通道最高可实现1 GSPS 采样率，具有灵活可拓展的优势，可以通过添加板卡实现采样通道数的增加，能够满足未来大规模可拓展射电干涉阵列的需求。系统由高速数据采集卡､光通信接收卡､服务器3 部分设备组成，基于SerDes的高速串行接口技术目前实现16 位量化精度､300 MSPS 的直接采样功能，具备60 dB满量程信噪比､40Gbps的SFP+数据传输带宽､1.5 GB/s的PCIe通信带宽，可对4.5~150 MHz范围内中频模拟信号进行采集，目前该系统已经完成软硬件设计和测试。在测试中对频率为10 MHz､幅度为125 mV的正弦波信号进行采样， 得到4通道间幅度差小于1 mV，相位延时小于3.3 ns。系统集成可编程SFP+通信接口和多机同步机制，可适应多元阵列同步采集的需要，可同时对原始射电信号的数据进行存储，为射电研究提供更详细的时域数据。
分类： 天文学 >> 天文学 提交时间： 2023-03-13 合作期刊: 《天文研究与技术》
摘要： 月面低频射电观测具有巨大科学发现潜力，有望揭开宇宙黑暗和黎明时代秘密。本文针对于月背低频观测的天线及其匹配电路提出了一种新的设计方案，利用非福斯特匹配电路，大大减小了天线的物理尺寸，使之结构轻巧便于月面部署。首先，设计了一种轻巧、宽温度范围、具有易延展性、可折叠性、便于在月面部署的电小薄膜天线，其具有很好的全向性，在4-8MHz内增益小于1.92dB，半波束宽度大于83，然后利用加载非福斯特匹配电路来改善其阻抗性能，将天线的电抗从高达-985.3优化到-16.5以内，最后采用等效电路进行了阻抗和噪声实测，其噪声功率密度水平在绝大部分频率范围内小于-150dBm/Hz，证实了该方案的可行性。
分类： 天文学 >> 天文学 提交时间： 2017-10-20 合作期刊: 《天文研究与技术》
摘要： 随看射电干涉技术的不断提升，干涉阵列规模越来越大，观测能力逐渐增强，但随之而来的是超大数据的实时处理问题。针对该问题，结合射电干涉仪相关器在数据运算和传输等方面的需求以及射电干涉阵列信号的特征，研制了一套基于图形处理器集群的通用相关器并用于“天籁计划”的数据处理:首先根据射电信号的关联计算特性，按频段将计算任务分配到不同图形处理器节点，并合理均衡各节点网络负载;然后由不同图形处理器节点独立完成各自的计算任务并将计算结果实时送往存储节点;最后按图形处理器集群通用相关器的设计方案成功安装部署系统并根据“天籁计划”一期的需求进行了性能测试。该图形处理器集群相关器计算性能约为理论峰值性能的46%;相对于传统方案的相关器，基于图形处理器集群的相关器具有开发周期短、可扩展性强、部署简单等优势。
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： 相关器在射电天文中具有重要作用。以往的相关器多采用现场可编程门阵( Field-Programmable Gate Array, FPGA)或者特定用途集成电路(Application Specific Integrated Circuit, ASIC)技术，开发周期长，不便扩展和改进升级。近年来许多新研制的射电干涉阵相关器采用具有通用架构的现场可编程门阵列和图形处理器的相关器。针对暗能量射电探测实验(天籁计划)的需求，开发了一套基于可重构开放架构计算硬件(Reconfigurable Open ArchitectureComputing Hardware, ROACH2)和图形处理器的异构相关器，将相关器的数据采集快速傅里叶变换(Fast Fourier Transform , FFT)等功能与复数乘累加运算功能分开，充分利用了现场可编程门阵列的硬件资源和图形处理器的运算速度。该相关器易于扩展，且运算负载可根据实际运算能力进行不同节点的分配，非常灵活。目前已经应用到天籁计划项目中。
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