使用基于PXI的儀器和高速流盤技術(shù)進(jìn)行下一代射電天文接收機(jī)算法原型開發(fā)

　　另外，對(duì)于射電天文學(xué)而言,比較獨(dú)特的是需要測(cè)量隨機(jī)極化信號(hào)的部分極化，通常極化低于1%。在傳統(tǒng)系統(tǒng)中，成為直接式收發(fā)轉(zhuǎn)換器(OMT)的被動(dòng)電磁設(shè)備插入在天線和第一個(gè)低噪聲放大器之間，將信號(hào)的正交部分分解為兩個(gè)獨(dú)立輸出。盡管這些設(shè)備的性能很好，但它們比較笨重，難以封裝，降低了效率，限制了它們?cè)诟呒删o湊接收器中的使用。數(shù)字正交模轉(zhuǎn)換器(DOMT)和DSSM一樣避免了這個(gè)問題。

　　使用基于NI PXI的數(shù)據(jù)采集和流盤技術(shù)的算法開發(fā)

　　最后，將邊帶和極化重建所需的信號(hào)處理算法編程到現(xiàn)場(chǎng)可編程門陣列(FPGA)固件中，實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)運(yùn)行。但是，標(biāo)定和處理算法需要更廣的開發(fā)和測(cè)試。因此，我們需要足夠靈活的系統(tǒng)，對(duì)多個(gè)接收器概念進(jìn)行原型開發(fā)，并使用不同算法重復(fù)比較相同數(shù)據(jù)的后期處理，同時(shí)仍然對(duì)八個(gè)通道高速同步采集大量數(shù)據(jù)。NI HDD-8263與PXI數(shù)據(jù)采集模塊結(jié)合在一起可以滿足這些需求。

　　對(duì)DSSM的初始測(cè)試，我們使用工作在500 MS/s的NI PXI-5152雙通道采樣器，采集相內(nèi)和1250到1650 MHz前端的正交輸出。我們使用帶有1 TB存儲(chǔ)容量的NI HDD-8263 RAID流盤系統(tǒng)，對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行緩存和存儲(chǔ)。最大128 MB緩存以128 ms突發(fā)記錄數(shù)據(jù)。這為數(shù)字校正系數(shù)標(biāo)定和超過60 dB的邊帶分離測(cè)量提供了足夠的信噪比。

　　帶有四個(gè)DSSM接收機(jī)的8到12 GHz DOMT的后續(xù)測(cè)試使用相同的NI HDD-8263系統(tǒng)存儲(chǔ)數(shù)據(jù)。在設(shè)置中，我們使用工作在60 MS/s的NI PXIe-8105八通道采樣器。每個(gè)通道從模擬硬件的四個(gè)極化向量采集相內(nèi)或正交相位成分。在這個(gè)例子中，以1.08 s突發(fā)記錄數(shù)據(jù)。

　　通過將數(shù)據(jù)用流盤技術(shù)傳送到磁盤，用軟件對(duì)結(jié)果進(jìn)行后期處理，我們?cè)谕瓿蓮?fù)雜昂貴的FPGA實(shí)現(xiàn)之前，對(duì)算法進(jìn)行微調(diào)以得到最佳性能。

　　結(jié)果

　　我們使用NI數(shù)據(jù)采集和數(shù)據(jù)流盤硬件，相比使用實(shí)時(shí)硬件信號(hào)處理實(shí)現(xiàn)而言，我們更有效、成本更低地為DSSM和DOMT開發(fā)標(biāo)定和校正算法。我們開發(fā)的算法和校正參數(shù)十分強(qiáng)大、精確并且在不同溫度下穩(wěn)定。DSSM原型系統(tǒng)在單一標(biāo)定之后實(shí)現(xiàn)了在12 °C溫度變換范圍內(nèi)高于50 dB邊帶隔離，同時(shí)一次采集整個(gè)L頻帶(1250至1650 MHz)。兩個(gè)DOMT原型系統(tǒng)、三探頭和四探頭版本實(shí)現(xiàn)了在10 °C溫度范圍內(nèi)，一次標(biāo)定實(shí)現(xiàn)高于50 dB的極化隔離，同時(shí)采集9 GHz附近的60 MHz寬帶。

　　有了這些結(jié)果，我們有信心在更大帶寬下用FPGA硬件實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)算法。