Система радіометричної реєстрації із селекцією радіоперешкод · ІПА РАН
Система радіометричної реєстрації побудована на основі персонального комп'ютера та двоканального вимірювального радіометричного модуля. Він підключається до виходів радіоастрономічних приймальних пристроїв (РПУ) і може подавати на входи, що модулюють, цих пристроїв імпульси модуляції при роботі радіометра в модуляційному режимі.
Експериментальний зразок радіометричного реєструючого модуля зібраний у лабораторних умовах на базі плати Neptune V5-VSX фірми TEK Microsystems, на якій встановлені два аналого-цифрових перетворювачі (АЦП) типу АТ84АS008, що працюють на частотах до 2,2 ГГц0 і 4-кан дві програмовані логічні інтегральні схеми (ПЛІС) ХС5VSX95T. Це дозволяє сформувати канали цифрової обробки сигналів проміжних частот (ПЧ), що надходять із двох виходів радіоастрономічних приймальних пристроїв (РПУ).
Прийняті сигнали надходять на входи АЦП через підсилювачі ПЧ з фільтрами, що обмежують смугу прийому f=0,5F, де F - частота зчитування цифрових вибірок сигналу. У даному зразку встановлюються частоти зчитування F = 2048 МГц або 1024 МГц. При F=2048 МГц включається смуга пропускання підсилювача ПЧ 100-1024 МГц, що відповідає базовій смузі пропускання РПУ радіотелескопів комплексу "Квазар-КВО", а при F=1024 МГц - смуга 512-1024 МГц або 100-51. За такого набору смуг пропускання вхідного підсилювача ПЧ забезпечується можливість підключення спектрально-селективного модуля до РПУ будь-якого діапазону довжин хвиль.
Сигнал частоти зчитування F виробляється макетним зразком тактового генератора сигналів 2048 МГц. Він синхронізується сигналом опорноїчастоти 5 МГц, що надходять від системи частотно-часової синхронізації радіотелескопа.
У кожному каналі радіометричного модуля ПЛІС обчислює та накопичує спектри сигналу, після чого вони передаються пристроєм керування на основі мікропроцесора Microblaze до комп'ютера через SFP-порт по мережі Ethernet. Усі процедури з виключення спектральних компонентів на частотах радіоперешкод і з обчислення та реєстрації шумової температури Ts сигналу, що приймається виконуються комп'ютером. Для цього в інтерфейсному вікні керуючої програми модуля передбачено 2 поля, в одному з яких реєструються спектри сигналів і перешкод, що приймаються, а в іншому - результати радіометричних вимірювань шумової температури або потужності досліджуваного сигналу.
Щоб виключити перешкоди, достатньо маркером встановити межі смуг, що виключаються (підфарбовані ділянки смуги частот на екрані монітора). Програмне забезпечення модуля передбачає можливість виключати до 16 смуг, зайнятих перешкодами. Передбачено і режим автоматичного виключення спектральних компонентів із перешкодами, які перевищують середнє значення потужності спектральних компонентів на величину 3σ, де σ – середньоквадратичне відхилення спектральних компонентів.
Спектрально-селективний модуль може працювати як у складі модуляційного радіометра, так і з РПУ без модуляції. Мінімальна шумова температура Tsmin сигналу, що реєструється із заданою точністю, визначається формулою
де h - Коефіцієнт, що визначається режимом роботи радіометра (h = 2,2 для модуляційного радіометра); Tш – температура власних шумів радіотелескопа; Δfп – сумарна смуга частот, зайнятих радіоперешкодами; τ – час накопичення сигналу.
За відсутності радіоперешкод(Δfп=0) чутливість спектрально-селективного радіометра дорівнює чутливості традиційного радіометра з квадратним амплітудним детектором. Але на відміну від останнього, аналізований радіометр дає стабільні, повторювані результати радіометричних вимірювань, хоча чутливість при цьому трохи знижується. Однак, у більшості випадків втрати чутливості малі, оскільки зазвичай Δfп
Експериментальні дослідження макета радіометричного модуля на базі Neptune V5-VSX в обсерваторії "Світле" комплексу "Квазар-КВО" показали, що він є ефективним засобом для високоточних радіометричних вимірювань у континуумі при дії вузькосмугових радіоперешкод. Результати дослідної експлуатації макету повністю підтвердили ефективність використання пристроїв цього типу.