CSRH—Ⅱ信号传输方案的选择

分析和比较了CSRH—Ⅱ（中国频谱日像仪二期工程,即厘米波段日像仪）的几种可行光传输方案（包括全频段适时模拟光传输,分频段分时模拟光传输,数字光传输等）的技术难度及性价比。对优选的分频段分时模拟光传输作了原理性电路设计及计算。     

CSRH的数字光传输

简述了日像仪高频部分的数字光传输的基本方案及其优点,对于日像仪高频部分(2 ～ 15 GHz)太阳信号,分时的变频选出32个5 MHz带宽的窄带所选信号.将此信号采样量化,通过数字光发射与接收设备完成3 km的数据传输功能.在数字光传输过程中,太阳信号经过码型变换、光调制、光纤传输、光解调,再完成码型反变换恢复出太阳信号本身.另外还对光纤数字传输的重要指标作了简要的阐述和计算,如误码率、抖动、漂移等.     

CSRH模拟接收机设计

本文叙述了日像仪实验的方案，双天线干涉仪中模拟接收机的结构，灵敏度，动态范围，噪声，增益的各级分配等问题，基于实验方案设计了日像仪模拟接收机。     

厘米波频谱日像仪模拟接收机方案探讨

描述了一种宽带厘米波频谱日像仪模拟接收机的设计方案。用实际器件参数计算了模拟接收机分系统的关键技术参数:信噪比、动态范围。分析表明所设计方案满足日像仪的系统指标要求。     

前言

第一届太阳射电频谱日像仪研讨会暨2005年太阳射电年会于2005年6月15—17日在北京和内蒙古自治区正镶白旗(射电日像仪候选台址)成功召开。来自国家天文台、紫金山天文台、云南天文台、北京大学、南京大学、北京师范大学、北京邮电大学、石家庄电子技术研究所等单位的50余位专家和研究生参加了会议。此次会议对射电频谱日像仪(CSRH)项目的开展进行了科学论证并交流了日像仪预研工作进展。与会代表就频谱日像仪项目的方案设计、实验结果分析、面临的问题以及待解决的其它关键技术问题等进行了认真的论证、分析和讨论,并对该项目的进一步开展…     

射电日像仪灵敏度测量

灵敏度是射电望远镜的一个重要性能指标,它反映了望远镜监测弱信号的能力。基于明安图射电频谱日像仪(Mingantu Ultrawide Spectral Radioheliograph,MUSER)的调试观测,给出了日像仪灵敏度的测量方法,对天线系统以及整个阵列的灵敏度进行测量分析,得到了日像仪系统整体的灵敏度性能参数。测量同时给出了天线系统的效率以及接收机系统的增益,这将为下一步日像仪展开常规的科学观测提供参考。     

明安图射电频谱日像仪天线相位方向图测量与分析

明安图射电频谱日像仪(Mingantu Ultrawide Sp Ectral Radioheliograph,MUSER)是新一代具有高时间、高空间、高频率分辨率的太阳专用射电望远镜,采用综合孔径原理成像,所以幅度和相位是决定最后成图质量的关键因素。天线的相位方向图会影响日像仪输出的幅度和相位,根据日像仪的馈源设计和综合孔径原理,针对明安图射电频谱日像仪天线数目多,且为户外环境,根据天文观测须经常测试天线性能的特点,给出了基于相关结果测量日像仪天线相位方向图的方法,该方法可以直接通过日像仪的相关输出结果高效准确地得到天线的相位方向图。对MUSER-I天线的相位方向图进行了测量和分析,同时分析了天线相位方向图对日像仪成像的影响,为得到高质量的太阳图像提供了参考和保障。     

明安图射电频谱日像仪高频阵模拟接收机研制

介绍了明安图射电频谱日像仪高频阵模拟接收机总体设计方案和研制情况,详细说明所采用的光传输、温控、滤波、LTCC等技术以及针对射电日像仪阵列特别采取的可靠性保证措施。经过全面的系统指标测试和幅、相稳定性温度环境测试,结果表明模拟接收机系统的性能、功能和稳定性等指标满足总系统的设计要求。     

CSRH阵列设计研究

介绍中国频谱日像仪(Chinese Spectral Radioheliograph,CSRH)天线阵排列的研究工作.根据CSRH观测目标,给出了在UV平面优化设计的性能指标.最后通过对螺旋阵参数的优化,根据洁化处理的图像质量决定了中国频谱日像仪天线阵列的设计方案.     

太阳射电频谱日像仪光纤传输技术分析与性能测试

分析了光纤传输系统的特性，及其对太阳射电频谱日像仪的影响。根据日像仪系统的传输性能要求，对四种光纤传输方案进行了综合比较，最终选择模拟光纤传输系统作为建设方案。在选定方案的基础上对相关设备的性能进行了测试，并针对设备测试与对卫星信号的现场实际相关接收测试结果进行分析，验证了拟定方案的可行性。最后，提出构建太阳射电频谱日像仪光纤传输系统需要进一步解决的问题和需深入探讨的内容．     

世界各国日像仪主要性能比较

本文是世界各国日像仪的天线阵性能汇集,包括日、俄、法、中、美等专用日像仪及美国、印度、巴西等兼作日像仪的天线阵,列出了几个典型天线阵列排列及接收系统。附录中列出了等口径及不等口径天线阵列的灵敏度及动态范围计算公式,同时列出了视场、角分辨率等公式。便于读者自行分析,计算,比较各天线阵列性能。     

一种基于多尺度带通滤波的洁化算法与GPU实现

中国新一代射电频谱日像仪——明安图射电频谱日像仪以高时间、高空间、高频率分辨率工作在0.4 GHz~15 GHz,为太阳爆发活动初始能量释放区的物理过程、太阳电子加速等研究开辟了新的窗口。高性能、高质量太阳成像算法是日像仪数据处理流水线至关重要的研究内容。参考法国墨东天文台太阳干涉阵的数据处理方法,系统讨论分析了多尺度洁化(Multi-Scale CLEAN)算法,给出了适用于日像仪的多尺度洁化算法参数,并重点讨论了算法的图形处理器并行实现。实验结果表明,改进的多尺度洁化在算法效率上比基于图形处理器实现的H9gbom CLEAN提高了近3倍,有效提高了整个数据处理流水线的性能。     

基于MPI的高性能UVFITS数据合成研究与应用

中国明安图超宽频谱射电日像仪(Mingantu Ultrawide Spectral Radioheliograph,MUSER)进入实际观测后,每3 ms产生一帧100 k B左右的数据,每天的原始观测数据约3.5 TB。由于射电日像仪的原始数据采用自定义格式,为了后续数据分析和共享的需要,有必要根据数据存储需求把这些原始数据转换成天文常用的文件格式。在前期工作中已经实现了原始数据格式到UVFITS文件的转换,在此基础上研究了基于MPI的集群并行环境下UVFITS合成系统的性能优化。通过实验验证,在改进后的并行环境下,UVFITS合成系统的性能达到了需求的2.5倍,可以有效处理当前及未来一定时间内射电日像仪的海量观测数据。同时,改进后的系统具有良好的横向扩展能力,能够为相关项目的数据处理提供借鉴和参考。     

CSRH阵列设计研究及馈源设计的初步考虑

介绍频谱日像仪天线阵排列及实验馈源设计的研究工作。基于CSRH设计指标,模拟了天线阵T型排列、Y型排列、不规则型和螺旋型排列,给出了每种排列的UV覆盖图像,并在成图质量上对各种排列方式做了分析。最后综合考虑提出建议采用自相似螺旋型排列。     

MUSER的负数据库接口设计与实现

明安图射电频谱日像仪目前已经进入常规观测,必将产生海量的观测数据。针对日像仪需要高效管理其产生的海量观测数据并提供高效检索服务的需求,负数据库管理系统提出并被应用到日像仪中。详细介绍了负数据库的接口设计与实现,并通过实验验证了所设计接口的有效性和性能。负数据库管理系统不仅可以有效解决日像仪面临的问题,也可以为新一代望远镜负数据库管理系统提供参考。     

太阳射电日像仪的进步与发展

叙述了太阳射电天文和太阳物理上作出过杰出贡献的几个射电日像仪的概况及其进步与发展,并简述了未来射电日像仪可以完成的科学目标以及应具有的特点,以期为在２１世纪我国实现“一颗空间Ｘ射线卫星、一座红外太阳塔和一台射电像仪”的宏伟构想提供研制依据。     

波前相位差法探测器的设计

波前相位差法是利用焦面像和离焦面像通过一个相位多样性算法来拟合相位或对目标复原,这就要求采集两个图像,一个是焦面像,另一个是离焦面像。本文的设计是根据晶体的偏振原理分像,并将焦面像和离焦像同时采集到同一个CCD(Charge Coupled Device)上,这种方法保证了两个图像的同步、实时,而且光学系统简单。文中具体给出了一种新型波前相位差法探测器的设计方案、像差分析,并且模拟了波前相位差法探测器对模拟结果的影响。     

CSRH-I的天线选择

介绍了CSRH(中国太阳射电频谱日像仪)3个与科学目标相关的系统指标:空间分辨率、时间分辨率和频率分辨率(射电望远镜专有技术指标).然后介绍CSRH 3个接收设备的关键技术指标:灵敏度、动态范围和极化隔离度(接收机通用技术指标).重点阐述了CSRH天线的3项选择:天线个数、天线尺寸及天线主要技术指标(增益、噪声温度及轴比)与上述指标的关系.     

基于Web.py的MUSER软件系统界面实现

明安图射电频谱日像仪(Mingantu Ultrawide Sp Ectral Radioheliograph,MUSER)已经完成硬件建设,与之配套的数据处理系统也初步开发完成。为提高用户操作的可用性,简化操作难度,数据处理系统在提供传统的命令行用户界面的同时,也提供了网络交互方式。简单介绍了Web.py的基本概念和内部组件交互流程,讨论了基于Web.py进行网络开发的方法和流程,并利用Web.py框架实现了数据处理系统的网络界面交互。成果已经应用,提高了日像仪数据处理系统的可用性,也为其它天文软件系统的开发提供了一定的借鉴与参考价值。     

800~975MHz太阳射电数字观测终端的设计与实现

位于云南天文台凤凰山本部的10 m太阳射电望远镜是中国太阳射电物理界重要的观测设备之一,其设计之初,800~975 MHz频段受到移动电话的严重干扰,不能正常工作,因此缺失这一频段的观测资料。近年来,随着微波和数字器件性能的提升以及移动电话工作频段的改变,使得这一重要频段的观测变得可行。针对800~975 MHz频段的太阳射电天文信号,提出了一种基于现场可编程门阵列(Field Programmable Gate Array,FPGA)和千兆以太网的实时采集与处理方法。在数据采集和处理过程中,系统采用流水线方式,得到了太阳射电信号的实时频谱图;采用硬件描述语言Verilog实现了千兆以太网的数据传输,提高了传输效率;另外本系统采用分时传输机制,完成千兆以太网的UDP数据包的传输。最后还对所得数据进行了误差分析和结果分析,证明了本文提出的实时信号采集、分析和传输方法的正确性和可靠性。