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用于雷达天文研究的高速基带数据记录系统

天文学报 2021年第5期62卷 60-72页

作者：安秀梅陈卯蒸裴鑫李健段雪峰托乎提努尔中国科学院新疆天文台乌鲁木齐830011 中国科学院大学北京100049 中国科学院射电天文重点实验室南京210023 新疆微波技术重点实验室乌鲁木齐830011

为了开展雷达天文科学研究,将射电望远镜接收的雷达回波信号进行采集和记录,研究基于SNAP(Smart Network ADC(Analog to Digital Converter)Processor)硬件实验板和快速存储服务器设计并开发了雷达天文基带数据采集与记录系统.该系统采... 详细信息

为了开展雷达天文科学研究,将射电望远镜接收的雷达回波信号进行采集和记录,研究基于SNAP(Smart Network ADC(Analog to Digital Converter)Processor)硬件实验板和快速存储服务器设计并开发了雷达天文基带数据采集与记录系统.该系统采用CASPER(Collaboration for Astronomy Signal Processing and Electronics Research)提供的图形化FPGA(Field Programmable Gate Array)开发工具流,设计了双通道、256 MHz带宽信号采集和VDIF(VLBI(Very Long Baseline Interferometry)Data Interchange Format)基带数据输出固件程序;基于HASHPIPE(High Availability SHared PIPeline Engine)多线程管理引擎开发了双万兆以太网口实时基带数据存储程序,存储带宽达到1 GB/s;最后编写了VDIF格式到雷达天文格式的转换程序.经过脉冲星信号观测实验检测,该系统准确、可靠.

关键词：射电天文学:基带数据技术:雷达天文数据处理:格式存储 SNAP CASPER

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一种多级微波放大电路偶模稳定性判别方法

一种多级微波放大电路偶模稳定性判别方法

2021年全国微波毫米波会议

作者：潘北军陈卯蒸王浩辉中国科学院新疆天文台中国科学院大学

稳定性分析是微波放大器设计中需要重点考虑的问题。该文通过分析两级放大电路的输入反射系数,用几何方法推导出两级放大电路绝对稳定的必要条件,然后将该方法进行拓广,并提出一种使用w不等式判别多级微波放大电路偶模稳定性的方法。该... 详细信息

稳定性分析是微波放大器设计中需要重点考虑的问题。该文通过分析两级放大电路的输入反射系数,用几何方法推导出两级放大电路绝对稳定的必要条件,然后将该方法进行拓广,并提出一种使用w不等式判别多级微波放大电路偶模稳定性的方法。该方法较容易集成于EDA设计软件中,辅助放大电路稳定性设计。通过设计一款三级低噪声放大器电路,表明使用该方法进行电路稳定性设计,在保证电路稳定的前提下,可以有效地提高多级放大电路的增益和噪声性能,优于目前常用的稳定性判别策略。

关键词：偶模稳定性多级微波放大电路 μ因子 w不等式 EDA

来源： cnki会议评论

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cnki会议

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16阵元微带天线馈源阵列研制及测试

天文学报 2024年第5期65卷 48-58页

作者：王凯闫浩马军陈卯蒸曹亮段雪峰宁云炜中国科学院新疆天文台乌鲁木齐830011 中国科学院大学北京100049 新疆微波技术重点实验室乌鲁木齐830011

基于新疆天文台南山25 m射电望远镜,设计了工作在1.25 GHz的4×4矩形排布16阵元微带天线馈源阵列,阵元间距为0.7倍波长,2×2子阵合成一个波束,可实现偏轴扫描一个波束宽度,瞬时可形成9个波束.经阵列样机加工后的实验室测试,得到阵列各... 详细信息

基于新疆天文台南山25 m射电望远镜,设计了工作在1.25 GHz的4×4矩形排布16阵元微带天线馈源阵列,阵元间距为0.7倍波长,2×2子阵合成一个波束,可实现偏轴扫描一个波束宽度,瞬时可形成9个波束.经阵列样机加工后的实验室测试,得到阵列各端口回波损耗均在-10 dB以下,阵元间耦合度均在-30 dB以下,独立阵元、2×2子阵和4×4全阵均匀赋权合成后波束增益分别为3.64、14.7和18.5 dBi.通过在不同扫描方式下选择对应阵元按照共轭匹配法进行赋权,并将馈源阵列的实测结果导入仿真软件模拟25 m反射面下的各项性能,最终得到天线增益在30 dBi左右,旁瓣电平在-20 dB以下,轴向波束的波束宽度为0.61°,波束扫描角度为1.6°.上述实测数据与仿真结果的差异,与阵列加工以及幅相调整和测试平台精度有关,相关工作为相控阵接收机前端馈源阵列设计及实测积累了经验,对未来更多阵元数量的阵列设计及性能验证具备较好的指导意义.

关键词：望远镜技术:雷达天文仪器:探测器

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射电天文毫米波接收机强度校准

天文学报 2018年第5期59卷 42-55页

作者：王凯陈卯蒸马军李笑飞闫浩项斌斌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

射电天文强度校准的目的是将接收设备对天文观测源的响应转换为天文意义上的流量.在常用的射电天文强度校准方法中,厘米波校准主要使用噪声注入模式,就是将1个标准噪声信号在馈源和极化器之后注入到接收机内部进行校准.由于毫米波微波... 详细信息

射电天文强度校准的目的是将接收设备对天文观测源的响应转换为天文意义上的流量.在常用的射电天文强度校准方法中,厘米波校准主要使用噪声注入模式,就是将1个标准噪声信号在馈源和极化器之后注入到接收机内部进行校准.由于毫米波微波器件的小型化导致噪声注入模式不易实现,加之注入模式可能引入噪声,因此BTL (Bell Telephone Laboratory)最早提出使用斩波轮技术进行毫米波校准,就是在馈源口面交替放置或者移除常温黑体进行校准;之后BIMA (Berkeley Illinois Maryland Association Array)又提出使用常温、热负载进行校准; ALMA (Atacama Large Millimeter Array)对单、双负载校准方式的精度进行计算后,认为双温度负载校准方式有潜力实现1%的校准精度,并最终设计出机械臂式双温度负载校准机构;此后, GBT (Green Bank Telescope) 4 mm波段制冷接收机设计出旋转盘式双温度校准机构; OSO (Onsala Space Observatory)最新研制的3 mm波段制冷接收机设计出波束切换式双温度校准机构.中国科学院新疆天文台QTT(Qi Tai Telescope)项目的启动推动了毫米波接收机研制进程,为提高毫米波强度校准精度,相关的技术预研已经开始.

关键词：望远镜技术:雷达天文方法:观测

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数字边带分离混频器的优化与仿真

天文研究与技术 2014年第3期11卷 275-280页

作者：李会玲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

简要介绍了利用现代数字信号处理技术实现的适合宽带超宽带接收机的数字边带分离混频器的数学原理，同时对数字边带分离混频器进行了优化，并用MATLAB在L波段（1-2GHz）对数字边带分离混频器优化进行了仿真验证，在500MHz的带宽内实现... 详细信息

简要介绍了利用现代数字信号处理技术实现的适合宽带超宽带接收机的数字边带分离混频器的数学原理，同时对数字边带分离混频器进行了优化，并用MATLAB在L波段（1-2GHz）对数字边带分离混频器优化进行了仿真验证，在500MHz的带宽内实现了优于300dB的边带抑制率。这些工作为利用数字技术实现数字边带分离混频器提高了运算速度，符合射电天文接收机向宽带超宽带和集成化发展的趋势。

关键词：边带分离边带抑制 MATLAB

嵌入式TCP/IP协议在接收机杜瓦性能参数监测系统中的应用

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天文研究与技术 2011年第2期8卷 108-112页

作者：徐进陈卯蒸李健中国科学院国家天文台乌鲁木齐天文站新疆乌鲁木齐830011 中国科学院研究生院北京100049

介绍了射电天文望远镜接收机杜瓦温度与真空度监测系统的设计,具体讨论了监测系统的硬件结构与嵌入式TCP/IP协议在该系统中的实现。针对目前大量使用8位微控制器的嵌入式系统,硬件主控系统芯片采用ATMEL公司生产的8位单片机ATmega16,网... 详细信息

介绍了射电天文望远镜接收机杜瓦温度与真空度监测系统的设计,具体讨论了监测系统的硬件结构与嵌入式TCP/IP协议在该系统中的实现。针对目前大量使用8位微控制器的嵌入式系统,硬件主控系统芯片采用ATMEL公司生产的8位单片机ATmega16,网络控制芯片采用美国MICROCHIP公司生产的带SPI接口的独立以太网微控制器ENC28J60,设计实现了低成本、高效率、高稳定性的性能参数监测系统。对该系统进行测试分析、数据比对,测试结果表明该系统能够高效与PC机进行通信,PC机所接收到的温度值与标准数据的误差在±0.3 K范围内,接收到的真空值绝对误差在±10 ubar范围内,能够达到系统设计要求。

关键词：嵌入式TCP/IP协议接收机杜瓦性能参数监测系统

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基于数据拟合的宽带频谱窄带干扰提取方法

科学技术与工程 2016年第2期16卷 191-197,207页

作者：张群涛刘奇孙正文刘烽陈卯蒸中国科学院新疆天文台乌鲁木齐830011 中国科学院大学北京100049

有效提取宽带频谱中窄带信号,统计和分析电波环境频谱中干扰信号特征,能为射电天文台站干扰源查找及干扰缓解策略提供重要支持。提出一种基于数据拟合的窄带干扰提取方法。首先,介绍了接收机中频频谱数据获取方法。基于中频频谱特征,采... 详细信息

有效提取宽带频谱中窄带信号,统计和分析电波环境频谱中干扰信号特征,能为射电天文台站干扰源查找及干扰缓解策略提供重要支持。提出一种基于数据拟合的窄带干扰提取方法。首先,介绍了接收机中频频谱数据获取方法。基于中频频谱特征,采用多项式曲线、正弦曲线、高斯曲线对频谱数据进行拟合,分析了三种曲线拟合的残差平方和和相关系数,选用7级高斯曲线作为中频频谱的拟合曲线,基于拟合曲线设定干扰阈值,依据拟合曲线残差,提取宽带频谱中干扰信号;另外,采用7级高斯曲线对典型方向的8组频谱数据进行拟合处理及干扰信号提取,并对拟合结果的残差平方和和相关系数进行分析,验证了干扰提取方法的有效性。

关键词：中频频谱数据拟合干扰阈值干扰提取

相控阵馈源MVDR波束合成器缓解RFI仿真

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天文学报 2023年第1期64卷 7-14页

作者：李健仵鹏段雪峰裴鑫张青松陈卯蒸中国科学院新疆天文台乌鲁木齐830011 新疆微波技术重点实验室乌鲁木齐830011 新疆射电天体物理实验室乌鲁木齐830011 中国科学院大学北京100049

相控阵馈源(Phased array feeds,PAFs)接收机作为下一代微波接收机,为大口径射电天文望远镜的射电干扰(Radio Frequency Interference,RFI)缓解工作带来了新的解决方法.PAFs接收机对射电望远镜焦平面的电磁波进行空域采样,返回时域阵列... 详细信息

相控阵馈源(Phased array feeds,PAFs)接收机作为下一代微波接收机,为大口径射电天文望远镜的射电干扰(Radio Frequency Interference,RFI)缓解工作带来了新的解决方法.PAFs接收机对射电望远镜焦平面的电磁波进行空域采样,返回时域阵列信号,使用最小方差无失真响应(Minimum Variance Distortionless Response,MVDR)波束合成器可以自适应地识别RFI的方向,同时抑制RFI在输出信号中的功率,从而达到提升射电望远镜灵敏度的效果.仿真结果表明MVDR波束合成器对有源高能量的射电干扰有很强的识别能力和一定程度的缓解能力,同时,该波束合成器对各阵元信道中加性噪声累积引起的无源干扰有很强的抑制能力,因此,PAFs接收机的MVDR波束合成器可以增强日益复杂电磁波环境下射电望远镜的抗干扰能力.

关键词：波束合成器射频干扰信号识别

NSRT台站L频段RFI测量及干扰缓解（英文）

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天文学报 2019年第6期60卷 82-95页

作者：刘奇刘晔陈卯蒸王玥刘烽闫浩曹亮苏晓明 Xinjiang Astronomical Observatory Chinese Academy of SciencesUrumqi 830011 University of Chinese Academy of Sciences Beijing 100049

Radio environment degrades significantly at Nan Shan 26 m Radio Telescope(NSRT) base due to new and upgraded electrical devices on-site and more establishment of surrounding radio communication services. How do we mitigate them effectively? Firstly, a quasi-real time Radio Frequency Interference(RFI) measurement method is employed for RFI detection and spectral analysis based on the layout for potential on-site interference areas and off-site radio communication services. Our investigation at the frequency bands for pulsar observations(1380–1700 MHz) indicates that transient interferences pose the greatest impact on observations. Then we use a portable RFI measurement system for interferences hunting at the NSRT, and the typical characteristics of interferences are analyzed. Secondly, based on the RFI characteristics, main interference sources in the observation room are shielded with shielding cabinets. The results from our shielding efficiency(SE) measurement and evaluation show that these methods work ***, we propose a Radio Quiet Zone(RQZ) and the regulations for NSRT to mitigate off-site RFIs.

关键词： radio environment RFI characteristic RFI mitigation shielding efficiency