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超宽带四脊波导与同轴转换器

微波学报 2019年第S1期 136-139页

作者：宁云炜李健陈卯蒸曹亮中国科学院新疆天文台

新疆110 m口径全可动射电望远镜项目(QTT)已经开始进行设备的预研。2 cm波段(12～30 GHz)射电天文接收机的带宽达到了2.5倍频,并且高频端已经达到了毫米波段。正交模耦合器(OMT)是射电天文接收机的关键器件,其带宽决定了射电天文接收机... 详细信息

新疆110 m口径全可动射电望远镜项目(QTT)已经开始进行设备的预研。2 cm波段(12～30 GHz)射电天文接收机的带宽达到了2.5倍频,并且高频端已经达到了毫米波段。正交模耦合器(OMT)是射电天文接收机的关键器件,其带宽决定了射电天文接收机的带宽。为满足超宽带的要求,2 cm波段正交模耦合器采用同轴馈电四脊波导并转换到圆波导的结构,其中四脊波导与同轴转换器和吸收腔是最核心的部分。采用CST电磁仿真软件,设计了2cm波段四脊波导与同轴转换器和吸收腔,考虑到国内的机械加工水平,在借鉴国外最新设计的基础上,吸收腔对正交的两路采用不同的匹配结构。仿真结果表明,回波损耗<-20 dB,插入损耗<-0.3 dB,正交隔离度<-39 dB。

关键词：正交模耦合器四脊波导超宽带毫米波

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射电终端发展与110m射电望远镜终端系统

中国科学：物理学、力学、天文学 2017年第5期47卷 108-114页

作者：聂俊裴鑫王娜陈卯蒸张海龙中国科学院新疆天文台乌鲁木齐830011 中国科学院射电天文重点实验室南京210008

终端系统作为射电望远镜的组成部分,将接收机放大的射电信号作为输入,功能是实现射电信号的数字化和信号处理,并将处理后的数据送入存储设备.数字终端已替代模拟终端成为射电望远镜的标准配置,多功能数字终端系统日趋完善.硬件平台包括... 详细信息

终端系统作为射电望远镜的组成部分,将接收机放大的射电信号作为输入,功能是实现射电信号的数字化和信号处理,并将处理后的数据送入存储设备.数字终端已替代模拟终端成为射电望远镜的标准配置,多功能数字终端系统日趋完善.硬件平台包括现场可编程门阵列(Field-Programmable Gate Array,FPGA)、图形处理器(Graphics Processing Unit,GPU)、中央处理器(Central Processing Unit,CPU)和集成众核(Many Integrated ***)等,为数字终端的研制提供了丰富选择.计划在新疆奇台建设的110 m射电望远镜(QiTai Radia Telescope,QTT)设计了L,S,C,K波段宽带/超宽带单波束接收机,L波段相控阵馈源(Phased Array Feed,PAF)和Q,W波段传统多波束接收机,需研制匹配的超宽带数字终端系统.本文在综述了射电望远镜终端系统的发展和国内外现状基础上,构思和讨论了采用开放FPGA平台+GPU集群为基础的QTT终端系统的设计方案和研制思路.

关键词：射电天文数字终端现场可编程门阵列(FPGA) 图形处理器(GPU)

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大口径射电望远镜超宽带接收机技术发展

中国科学：物理学、力学、天文学 2017年第5期47卷 29-41页

作者：陈卯蒸刘奇马军王娜中国科学院新疆天文台乌鲁木齐830011 中国科学院射电天文重点实验室南京210008

新疆奇台拟建的110m全可动射电望远镜(QiTai Radio Telescope,QTT),在引力波探测、黑洞发现、恒星形成、星系起源等基础科学研究领域将发挥重要作用,并可发展应用于深空探测,如探月工程与火星和金星探测.满足众多科学需求需装备超宽带... 详细信息

新疆奇台拟建的110m全可动射电望远镜(QiTai Radio Telescope,QTT),在引力波探测、黑洞发现、恒星形成、星系起源等基础科学研究领域将发挥重要作用,并可发展应用于深空探测,如探月工程与火星和金星探测.满足众多科学需求需装备超宽带、多波束、高灵敏度接收机系统,而大口径射电望远镜接收机技术面临众多挑战.本文论述了国内外射电天文领域大口径射电望远镜接收机技术发展,包含超宽带馈源/极化器、超宽带低噪声放大器、多波束接收机技术的发展与现状,分析了接收机研制过程中的难点与挑战.基于QTT科学目标和技术进展,给出了初期的接收机系统配置方案,分析了接收机的馈电形式、关键器件研制与选型、关键问题与难点.

关键词：射电望远镜超宽带接收机技术多波束技术

大口径射电望远镜天文观测与监控软件系统架构设计

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中国科学：物理学、力学、天文学 2019年第9期49卷 74-84页

作者：刘志勇李军王娜袁野陈卯蒸中国科学院新疆天文台乌鲁木齐830011 中国科学院射电天文重点实验室南京210008 中国科学院大学北京100049

奇台110 m口径全可动射电望远镜波段覆盖范围宽、科学目标广、配备设备种类多,在天文观测中不仅需要协调、控制和监视各类观测设备,还需要在高精度观测中实时校准和调整设备,所以天文观测与监控软件系统的顶层设计对实现科学观测尤为重... 详细信息

奇台110 m口径全可动射电望远镜波段覆盖范围宽、科学目标广、配备设备种类多,在天文观测中不仅需要协调、控制和监视各类观测设备,还需要在高精度观测中实时校准和调整设备,所以天文观测与监控软件系统的顶层设计对实现科学观测尤为重要.随着望远镜设备增多,控制与监视的节点数增加,观测系统变得非常复杂,传统的集中式控制系统已不能满足系统要求.本文提出一种基于消息队列中间件ZeroMQ和序列化通信的天文观测与监控软件体系架构.该架构由用户交互系统、动态调度、协调中心、健康管理、数据处理、本地控制和硬件等系统组成.其中,协调中心作为软件系统的核心,以往大多数研究强调如何调度观测任务的序列而不是不同系统之间的任务调度.本文涉及的协调中心,通过任务管理、多线程和消息缓存等方法,使天文观测系统成为一个有机的整体.架构设计基于分布式设计模式,结合层次结构、设计模式和微服务设计思想,使系统具有更好的跨平台和自动化的性能要求.

关键词：射电望远镜天文观测系统架构设计协调中心

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基于混合架构的双通道实时相关器实现

计算机工程 2016年第5期42卷 42-46,53页

作者：裴鑫聂俊陈卯蒸李健中国科学院新疆天文台乌鲁木齐830011

为满足多波束接收机、焦面阵和天线阵等超大数据量终端的处理需求,采用以GPU并行运算为处理核心的FPGA+CPU+GPU混合架构对天文相关器进行设计,利用严格时序的FPGA进行采样和预处理,基于统一计算设备架构平台开发实现GPU并行运算信号处理... 详细信息

为满足多波束接收机、焦面阵和天线阵等超大数据量终端的处理需求,采用以GPU并行运算为处理核心的FPGA+CPU+GPU混合架构对天文相关器进行设计,利用严格时序的FPGA进行采样和预处理,基于统一计算设备架构平台开发实现GPU并行运算信号处理与CPU逻辑控制、存储和显示。测试结果表明,该相关器运行稳定、准确,通过调节混频、滤波和傅里叶变换参数即可实现通带范围内任意频带的高精度测量。

关键词：天文终端图形处理单元相关器统一计算设备架构可重构开放式架构硬件计算平台

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宽频带波纹波导差分移相器的研究

天文研究与技术 2015年第1期12卷 9-13页

作者：赵盼盼陈卯蒸中国科学院新疆天文台新疆乌鲁木齐830011 中国科学院射电天文重点实验室江苏南京210008

波导极化器是射电天文接收机系统中的重要微波器件,其核心部分是差分移相器。通过对移相器的分析,详细研究了宽带波纹方波导差分移相器的特性。应用电磁仿真软件对32 GHz^48 GHz(7 mm波段)的波纹方波导移相器结构进行了设计与优化,在整... 详细信息

波导极化器是射电天文接收机系统中的重要微波器件,其核心部分是差分移相器。通过对移相器的分析,详细研究了宽带波纹方波导差分移相器的特性。应用电磁仿真软件对32 GHz^48 GHz(7 mm波段)的波纹方波导移相器结构进行了设计与优化,在整个带宽范围内得到90°±7.5°的良好相移特性,驻波比仅仅为1.02。研制具备尺寸小、性能优和宽频特点的差分移相器满足射电天文接收机发展需求,可以改善接收机的性能,并有效提高对天文射电源相关特性等的观测能力。

关键词：波纹波导移相器宽带相移驻波比

基于小波变换的改进LMS自适应算法在射电天文数字终端的应用

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新疆大学学报（自然科学版） 2016年第3期33卷 317-322页

作者：李浩然陈卯蒸裴鑫中国科学院新疆天文台新疆乌鲁木齐830011 中国科学院大学北京100049

以新疆天文台南山25m天线改造计划为背景,针对南山25m射电望远镜L波段观测终端,分析对比多种自适应滤波及小波滤波的优缺点,提出一种基于小波分解的改进LMS自适应算法,对脉冲星观测信号进行干扰噪声消除.该算法在单通道干扰消除、权值... 详细信息

以新疆天文台南山25m天线改造计划为背景,针对南山25m射电望远镜L波段观测终端,分析对比多种自适应滤波及小波滤波的优缺点,提出一种基于小波分解的改进LMS自适应算法,对脉冲星观测信号进行干扰噪声消除.该算法在单通道干扰消除、权值更新机制、变步长算法等方面提出了独特的想法.仿真结果表明,基于小波变换的改进LMS自适应算法性能良好,能对L波段内的干扰信号起到有效的消除或减弱,达到提高信号信噪比、提升观测能力的目的,具有一定的应用价值.

关键词：脉冲星观测终端小波分解 LMS自适应算法P1

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基于文献分析脉冲星搜寻及应用研究进展

天文学进展 2024年第1期42卷 167-186页

作者：宋祎宁陈卯蒸刘志勇中国科学院新疆天文台乌鲁木齐830011 中国科学院大学天文与空间科学学院北京100049 中国科学院射电天文重点实验室南京210033

脉冲星在天体演化、物理学、计时、深空自主导航、引力波探测等领域均有重要的学术和应用价值,脉冲星搜寻及其应用也成为了当前天文界热点研究之一。为了更好地探究脉冲星搜寻及其应用领域的研究现状和未来发展趋势,在Web of Science(W... 详细信息

脉冲星在天体演化、物理学、计时、深空自主导航、引力波探测等领域均有重要的学术和应用价值,脉冲星搜寻及其应用也成为了当前天文界热点研究之一。为了更好地探究脉冲星搜寻及其应用领域的研究现状和未来发展趋势,在Web of Science(WOS)数据库筛选出有关脉冲星搜寻及应用的964篇文献,在阅读核心文献的基础上,采用数据分析和可视化方法进行深入探讨。结果表明,脉冲星搜寻及应用领域的研究经历了初始探索阶段和稳健发展阶段,目前进入蓬勃增长阶段。该领域各国之间密切合作,形成了三大主要的研究群体。脉冲星搜寻及其应用研究在未来将产生如直接探测引力波、深空自主导航等重要科研价值和实际应用结果,将进一步丰富和多元化脉冲星的研究领域。

关键词：脉冲星脉冲星搜寻数据分析可视化知识图谱

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射电天文台站准实时电波环境测量方法

电波科学学报 2017年第6期32卷 718-724页

作者：刘奇王娜王玥刘晔刘烽陈卯蒸中国科学院新疆天文台乌鲁木齐830011 中国科学院射电天文重点实验室南京210008 中国科学院大学北京100049

随着频率使用率的提高,瞬态信号对射电天文观测影响越来越大,有效的电波环境测量及频谱分析可为现有射电天文台址干扰缓解策略提供依据.基于现有射电望远镜台站电波环境特征,结合信号分析仪原理,深入分析了仪器设备关键参数配置方法及... 详细信息

随着频率使用率的提高,瞬态信号对射电天文观测影响越来越大,有效的电波环境测量及频谱分析可为现有射电天文台址干扰缓解策略提供依据.基于现有射电望远镜台站电波环境特征,结合信号分析仪原理,深入分析了仪器设备关键参数配置方法及测量时间计算方法;结合实际测量需求,确定了测试时间规划策略,提出一种准实时电波环境测量方法.运用此方法对新疆天文台南山台站电波环境进行测量,分析了频谱、频率占用度随时间变化特点,结果表明,该方法能够有效分析电磁干扰随时间的变化趋势.

关键词：射电天文电波环境准实时测试频率占用度