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

　　另外，對于射電天文學而言,比較獨特的是需要測量隨機極化信號的部分極化，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)的被動電磁設備插入在天線和第一個低噪聲放大器之間，將信號的正交部分分解為兩個獨立輸出。盡管這些設備的性能很好，但它們比較笨重，難以封裝，降低了效率，限制了它們在高集成緊湊接收器中的使用。數(shù)字正交模轉(zhuǎn)換器(DOMT)和DSSM一樣避免了這個問題。

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

　　最后，將邊帶和極化重建所需的信號處理算法編程到現(xiàn)場可編程門陣列(FPGA)固件中，實現(xiàn)實時運行。但是，標定和處理算法需要更廣的開發(fā)和測試。因此，我們需要足夠靈活的系統(tǒng)，對多個接收器概念進行原型開發(fā)，并使用不同算法重復比較相同數(shù)據(jù)的后期處理，同時仍然對八個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DSSM的初始測試，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存儲容量的NI HDD-8263 RAID流盤系統(tǒng)，對數(shù)據(jù)進行緩存和存儲。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)標定和超過60 dB的邊帶分離測量提供了足夠的信噪比。

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

　　通過將數(shù)據(jù)用流盤技術傳送到磁盤，用軟件對結(jié)果進行后期處理，我們在完成復雜昂貴的FPGA實現(xiàn)之前，對算法進行微調(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，相比使用實時硬件信號處理實現(xiàn)而言，我們更有效、成本更低地為DSSM和DOMT開發(fā)標定和校正算法。我們開發(fā)的算法和校正參數(shù)十分強大、精確并且在不同溫度下穩(wěn)定。DSSM原型系統(tǒng)在單一標定之后實現(xiàn)了在12 °C溫度變換范圍內(nèi)高于50 dB邊帶隔離，同時一次采集整個L頻帶(1250至1650 MHz)。兩個DOMT原型系統(tǒng)、三探頭和四探頭版本實現(xiàn)了在10 °C溫度范圍內(nèi)，一次標定實現(xiàn)高于50 dB的極化隔離，同時采集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硬件實現(xiàn)實時算法。