集成声光频谱分析仪（IAOSA）应用于射电天文学的展望

本文首先概述了声光频谱仪在射电天文学上应用的历史和最新发展。进而介绍了集成声光频谱分析仪(IAOSA)的基本工作原理,并给出具有100MHz带宽,2MHz分辨率的IAOSA的设计方案。最后探讨了IAOSA在射电天文学上的应用前景,及利用紫台太阳射电望远镜进行IAOSA的可行性,数据压缩,弱信号检测、干扰信号的识别等多功能实验的具体设想。     

米波太阳射电频谱接收机设计指标和方框图

本文提出了用于230一300MHz太阳声光射电频谱仪的宽频带超外差式接收机的基本设计指标和方框图。     

宽带低噪声超外差式接收机的调试

本文总结了用于230—300MHz数字声光频谱仪的宽带低噪声超外差式接收机的调修和测试。测试结果表明接收机的灵敏度为-130dB,增益为112dB,噪声系数为5dB,3dB带宽为80MHz。各项指标均达到和超过原设计要求。     

用于太阳射电观测的宽频带米波菱形天线

本文着重讨论用于米波太阳爆发动态频谱观测的宽频带菱形天线的设计方法,并提出了70—140MHz菱形天线的设计方案。     

云南天文台9375MHz、3653MHz、2902MHz1981年11月—1982年12月太阳射电观测精度分析

本文将云台9375MHz、3653MHz和2902MHz1981年11月—1982年12月期间观测到的太阳天线温度同USAF的Sagamore Hill系统进行了相关分析。分析结果表明:9375MHz、3653MHz和2902MHz总流量密度的均方差分别为±4.9％、±4.6％和±4.8％。爆发资料同紫台作了相关分析:9375MHz和2902MHz的均方差分别为±15.9％和19.9％。峰值时间精度校准在±0~m.1。     

地网对VHF天线性能影响的分析研究

基于VHF频段射电天文干涉阵列的天线,研究地网以及不同环境对天线辐射特性包括增益、方向图、谐振点等参数的影响。结果表明,无地网条件下,天线在干燥土壤和沙地的增益分别是3.06 dB和1.44 dB,且存在明显的旁瓣和后瓣;天线在潮湿土壤和沙地的增益分别是4.33 dB和4.25 dB。增加地网后,天线在干燥土壤和沙地的增益分别是4.87 dB和4.97 dB,潮湿土壤和沙地分别是4.39 dB和4.40 dB,方向图不存在明显的后瓣和旁瓣,谐振点稳定在27.0 MHz和69.5 MHz处,且在此之间的频段上,驻波比均满足银河噪声限制条件。由此可以得出结论:在干燥土壤和沙地上铺设地网时,VHF天线性能最好,噪声最低,这对大规模的VHF天线阵列的基础构建环境选择至关重要。     

倒“V”型栅板偶极子天线设计

射电天文在HF-VHF频段采用天线组阵的方式进行观测,根据平方公里阵列(Square Kilometre Array, SKA)的要求,每个阵列单元天线的增益、结构一致性、稳定性、阻抗变化趋势和极化纯度等方面需要达到较高指标,才能满足太阳、木星、再电离纪元等多种测量在极化测量、天线跟踪稳定性以及接收机宽带匹配等方面的需求。根据SKA requirement 2165:极化纯度2135-38和每极化方向灵敏度2814-15提出的性能需求,以及在总结原有设计的经验后,针对10～90 MHz频段,设计了一种适用于HF-VHF的新型倒“V”型栅板偶极子天线,具有重量轻、风阻小等优点,在10～90 MHz的超宽频段内阻抗变化缓慢、极化纯度良好。其中,在阻抗变化方面,天线的阻抗实部从0.8Ω到631.132Ω变化,优于低频射电阵列(Low Frequency Array, LOFAR)的天线,降低了接收机匹配难度和噪声;在极化纯度方面,天线整体轴比小于0.41 dB,对于太阳射电爆发等强极化信号具有良好的极化隔离度。     

基于以太网的CSRH天线阵控制系统研究方案

中国频谱日像仪(Chinese Spectral Radioheliograph,CSRH)一期工程包括40面天线(400 MHz ～2 GHz)组成的天线阵,二期工程包括60面天线(2～15 GHz).天线统一控制包括天线指向调整、目标源跟踪、射电定标等.无论何种情况,所有的天线均需统一协调工作.对CSRH天线阵列整体控制进行了研究,提出了一种基于以太网的CSRH天线阵控制方案,并对可能遇到的关键问题进行分析.     

米波Ⅲ型漂移对爆发的特征分析

分析了云南天文台声光频谱仪在22周峰年期间观测到的6个具有双向频率漂移的米波Ⅲ型爆发对.这些事件分别揭示了在正向和反向漂移爆发之间的界面频率在244～272 MHz之间;频率漂移率在32～198 MHz/s之间;寿命为1.1～3.4s;带宽在43～70 MHz之间;与Hα耀斑相关为100%,其中33%的爆发发生在Hα耀斑的初始时刻,这说明它们与磁重联初始能量释放有关;50%的爆发与X射线对应.从观测特征出发,讨论了它们可能的辐射机制.     

FAST工程综合测试微波暗室设计与实现

通过对尖劈吸波材料的选型和优化设计,建造完成FAST工程综合测试微波暗室。满足国家军用标准(GJB151B)和民用标准电磁兼容测试要求,在500 MHz以上频段满足天线测试环境要求,可为500 m口径球面射电望远镜进行电磁兼容及天线性能测试提供所需的电磁环境和测试条件。通过有效消除外来的电磁波和各种内部反射干扰,以获得可靠规范的测试数据。该综合测试微波暗室可满足国标和相关国际标准的电磁兼容测试及天线测试需求,能实现3 m法和天线性能测试环境保障。     

月基低频天线技术研究

月基低频天线是近年来射电天文技术领域的研究热点之一。由于地球电离层的屏蔽,频率在30 MHz以下的电波在地面上难以有效观测。月球表面尤其是月球背面被证实是进行低频射电天文观测的绝佳地点。通过对国内外月基低频天线研究现状的调研,阐述了月基低频天线相较地基低频天线在低频射电观测上的优势,介绍了月基低频天线国内外研究的现状,详细论述了国家天文台月球与深空探测重点实验室的交叉偶极子阵列天线设计方案。利用电磁仿真软件HFSS对该阵列天线进行了建模和仿真,给出了仿真结果。仿真结果表明,交叉偶极子阵列天线具有较高的增益,方向性较好,具有分辨来波方向的能力。最后介绍了月基低频天线的关键技术,为了满足航天器有效载荷小型化、轻量化、可折叠的设计要求,给出了交叉偶极子阵列天线单元的一种卷尺型设计方式。     

米波Ⅲ型漂移对爆发的特征分析

分析了云南天文台声光频谱仪在22周峰年期间观测到的6个具有双向频率漂移的米波Ⅲ型爆发对。这些事件分别揭示了在正向和反向漂称爆发之间的界面频率在244－272MHz之间；频率漂移率在32－198MHz/s之间；寿命为1．1－3．4s；带宽在43－70MHz之间；与Hα8耀斑相关为100％，其中33％的爆发发生在Hα耀斑的初始时刻，这说明它们与磁重联初始能量释放有关；50％的爆发与X射线对应。从观测特征出发，讨论了它们可能的辐射机制。     

声光频谱仪频率校准的研究

在声光频谱仪的中频输入端输入一个梳状讯号，分析输出的频谱，可以测定声光频谱仪的谱分辨率、频谱漂移等重要工作参数．这是进行谱线天文观测前必做的准备工作．我们对紫金山天文台用于13mm星际水脉泽观测的高频率分辨率的AOS－Ⅰ进行了仔细的频谱工作性能测定，结果发现它有良好的性能：平均通道间隔12.10±0.02kHz，平均谱分辨率221±1．8kHz，谱分辨率随时间变化1．0kHz／天，通带内谱分辨率起伏上1．0kHz，总工作带宽12．39MHz．     

高频宽频带功率放大器的设计与制做

本文所讨论的70——130MHz高频宽频带功率放大器,是根据我室声光型太阳射电动态频谱仪的电信号末级放大需要而设计的,其最大输出功率为1W。在这方面,国内可供参考的资料很少。因此,文章讨论了共射——共基电路在功率输出状态下的运用,以便用这种电路,来克服通常容易产生的自激现象和取得较大的增益与频带宽度。     

伴随米波Ⅲ型爆发的快速脉动现象的观测分析

统计分析了太阳22周峰年期间云南天文台声光频谱仪在230—300MHz频率范围，记录到的Ⅲ型爆发和毫秒级快速脉动共存事件。发现有两种不同的脉动现象：(1)普通型脉动；(2)包迹型脉动，并在此基础上对Ⅲ型一脉动共存事件与之对应的光学活动及相关事件，脉动的形态、周期、带宽等观测特征作了分析和讨论。     

DSRT三轴低频天线指向误差批量测量和校正方法

稻城圆环阵太阳射电望远镜(Daocheng Solar Radio Telescope, DSRT)作为子午工程二期太阳-行星际探测子系统的重要部分, 工作在150--450MHz频段, 可提供高空间、高时间分辨率的太阳爆发亮温图像. 针对DSRT天线的高精度指向测量以及对指向误差批量标定和校正的需求, 首先根据DSRT独有的三轴座架系统, 通过四元数旋转变换法建立了天线3参数编码器零点误差模型; 然后提出了基于射电源的漂移扫描法获得16个单元天线功率方向图, 并根据2维方向图确定波束中心的方法精确测量了DSRT天线指向误差; 最后用最小二乘法拟合得到模型参数, 并通过天线控制软件重新调整各个轴的零点, 后对调整结果进行验证. 结果表明指向校正方法可靠有效, 校正后16个天线的指向精度为0.5$^\circ$之内, 明显优于校正前3.5$^\circ$的指向误差, 满足误差小于DSRT天线最高工作频率下的1/10波束范围内的要求.     

潜在的500MHz雷达网及其应用

随着曲靖500 MHz非相干散射雷达的初步建成并投入使用,利用其开展雷达天文学的研究成为可能。基于雷达方程,假定曲靖雷达发射信号,分析了现有昆明40 m天线、密云50 m天线和贵州500 m射电望远镜作为接收器接收回波信号,构建潜在雷达网进行天文测量的能力,报道了探测空间碎片的初步成果,探讨了我国开展地基雷达观测近地小行星的设想。最后呼吁我国开展地基雷达和VLBI联合进行太阳系天体探测,开拓深空领域。     

北京天文台太阳微波干涉仪本振系统的对传法方案及实验结果

描述了一个用波导传输主控信号的微波“对传法”系统.它用来给λ=6cm及λ=3cm双波段太阳相关干涉仪提供锁相本振信号.干涉仪两端处的2610.OMHz及2632.5MHz主控信号用同一根BJ-32矩形波导相向传输至各天线处相乘,再用微波锁相环产生相位稳定一致的5225.8MHz及10451.7MHz的双本振信号.模拟实验表明,该系统可在几天的期间内保持相位稳定至λ=6cm、3°以内.可用于阵长达10~4λ微波干涉仪或综合孔径望远镜系统做为本振源.实验系统是北京天文台与浙江大学无线电电子工程学系合作研制的.     

乌鲁木齐25m射电望远镜的 单天线观测研究

自1993年乌鲁木齐天文站25m射电望远镜建成以来,除了不断完善VLBI观测系统外,还选择发展了具有科学价值的单天线天体物理观测课题。其中基于常温接收机的脉冲星脉冲到达时间观测系统已经于1999年5～6月间建成。该系统建立在25m射电天线的18cm波段上,消色散采用了2×128×2．5MHz多通道滤波器和数字化器,并由PC机完成数据采集。同时进行的脉冲星工作还有92cm及其它波段的脉冲轮廓监测,对0329+54的多波段观测得到了它的频谱。在25m天线的1．3cm波段上建立了基于声表面波频谱仪和频率综合器的分子谱线观测系统,对水脉泽的观测已经发现了十几个可能的水脉泽源,观测结果正在认证当中。     

基于ROACH的Zoom-PFB设计与实现

简述了基于ROACH和Xilinx System Generator平台的接收机数字后端系统的设计与实现。介绍了Zoom-PFB算法原理,讨论了该算法的核心部分低通滤波和抽取的现场可编程门阵列(Field-Programmable Gate Array,FPGA)实现。针对谱线观测局部高精度分辨率的需要,给出了将400 MHz带宽分为带宽25 MHz的16个通道,对其中任一通道做通道数为6 k、频率分辨率为4 k Hz的频谱细化系统的具体设计方案。在实验室条件下,对该数字后端的性能进行了分析和测试,并以4.5 m口径X/Y结构天线进行银道面中性氢谱线观测检验其应用效果,验证了方案的可行性。