[發(fā)明專利]寬帶多信道數(shù)字相關(guān)接收機及接收方法

有效

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• 申請日: 2017-03-21
• 公開（公告）號: CN107015063B
• 公開（公告）日: 2019-08-30
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 劉飛;顏毅華;曲春輝;陳林杰;王威
• 申請（專利權(quán)）人: 中國科學院國家天文臺
• 主分類號: G01R29/08
• 分類號: G01R29/08
• 代理公司: 中科專利商標代理有限責任公司 11021
• 代理人: 任巖

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及射電觀測技術(shù)領(lǐng)域，更具體地涉及一種寬帶多信道數(shù)字相關(guān)接收機及接收方法。

背景技術(shù)

射電波段的觀測是研究天體(包括太陽、地球、行星及太陽系外天體)的一個十分重要的手段，稱為射電觀測。因為射電輻射反映出輻射體重要的特性和狀態(tài)。不同波段的射電波反映出不同的特性和狀態(tài)，其輻射頻率與環(huán)境參數(shù)密切相關(guān)。因而根據(jù)某一頻率上射電輻射的觀測研究，可以推出源區(qū)的電子密度或磁場等物理信息。

在太陽物理領(lǐng)域，射電觀測可以提供從太陽色球到日地空間廣闊區(qū)域中、有關(guān)等離子體和高能粒子動力學行為等信息，這是其他手段所不具備的。因此，射電觀測是研究太陽劇烈活動最重要的探測手段。多波段寬帶頻譜射電觀測得到的各種頻譜精細結(jié)構(gòu)，可以提供關(guān)于太陽日冕磁場、能量釋放機制、高能粒子的產(chǎn)生和傳播、以及相應(yīng)的輻射機制等方面的豐富信息。由于太陽爆發(fā)活動初始能量釋放區(qū)附近空間的輻射主要發(fā)生在厘米～分米波段。而在此區(qū)域，厘米～分米波段成像觀測的缺失將嚴重制約探索太陽劇烈活動的起源和發(fā)生發(fā)展規(guī)律，并限制對太陽活動以及對人類影響的研究和預(yù)報能力。因此，研制在厘米～分米波段的射電寬帶日像儀就顯得格外重要。

到目前為止，太陽射電成像觀測主要集中于高時間分辨的頻譜流量觀測和少數(shù)幾個頻點上：如日本野邊山日像儀(Nobeyama Radio Heliograph，NoRH)在17GHz和34GHz 2個頻點上觀測；法國南茜日像儀(Nancay Radio Heliograph，NRH)在150～450MHz之間的5個頻點上觀測；俄羅斯伊爾庫茨克太陽射電望遠鏡(Siberian Solar Radio Telescope，SSRT)在5.7GHz單個頻點上觀測。

NoRH和NRH均基于綜合孔徑原理的干涉成像技術(shù)(SSRT目前正在根據(jù)綜合孔徑成像技術(shù)進行設(shè)備改造)對太陽進行射電成像觀測。一般而言，基于綜合孔徑成像的日像儀由天線陣列、模擬接收單元和數(shù)字相關(guān)接收機組成。其中數(shù)字相關(guān)接收機在日像儀中扮演著核心角色：對模擬接收單元輸出的中頻信號進行采集、濾波、預(yù)處理、量化和復(fù)相關(guān)運算。

如圖1和2均為NoRH數(shù)字相關(guān)接收機的整體結(jié)構(gòu)框圖，分別對應(yīng)數(shù)字采集量化部分和復(fù)相關(guān)部分。但是，上述現(xiàn)有技術(shù)仍然存在如下技術(shù)缺陷：

1、NoRH和NRH的數(shù)字相關(guān)接收機由于技術(shù)構(gòu)架的限制，無法做到多頻率通道靈活觀測。如NoRH觀測頻率僅為17GHz和34GHz，NRH的觀測頻率只是150MHz～450MHz帶寬內(nèi)的5個頻點；

2、由于NoRH和NRH在復(fù)相關(guān)運算之前采用1bit量化，相關(guān)輸出的靈敏度不高，在滿足Nyquist采樣率的情況下僅為無量化相關(guān)靈敏度的63.7％。

發(fā)明內(nèi)容

基于以上問題，本發(fā)明的目的在于提出一種寬帶多信道數(shù)字相關(guān)接收機及接收方法，用于解決上述技術(shù)問題中的至少之一。

為了實現(xiàn)上述目的，作為本發(fā)明的一個方面，本發(fā)明提供一種寬帶多信道數(shù)字相關(guān)接收機，包括：

數(shù)字采集模塊，用于輸入來自射電成像觀測采集的中頻模擬寬帶信號，并對中頻模擬寬帶信號進行多相濾波信道化處理和量化處理，得到一量化正交信號；

相關(guān)處理模塊，用于接收數(shù)字采集模塊輸出的量化正交信號，并對量化正交信號進行復(fù)相關(guān)運算得到一復(fù)相關(guān)結(jié)果；

同步控制模塊，用于接收數(shù)字采集模塊和相關(guān)處理模塊的狀態(tài)信號及復(fù)相關(guān)結(jié)果，并將接收的狀態(tài)信號和復(fù)相關(guān)結(jié)果打包后輸出。

進一步地，上述數(shù)字采集模塊具有多個中頻輸入通道，用于輸入來自射電成像觀測采集的多個天線的中頻模擬寬帶信號。

進一步地，上述多相濾波信道化通過多相濾波器組和級聯(lián)半帶濾波器組完成，多相濾波器組用于將中頻模擬寬帶信號進行信道化，得到正交基帶信號；級聯(lián)半帶濾波器組用于將正交基帶信號轉(zhuǎn)換為一系列以2倍帶寬下降的正交基帶信號。

進一步地，上述正交基帶信號經(jīng)過量化處理后得到量化正交信號。

進一步地，對上述中頻模擬寬帶信號進行的處理還包括：信道選擇設(shè)置，用于根據(jù)觀測需要，對多信道輸出某個固定帶寬的正交基帶信號。

進一步地，對上述中頻模擬寬帶信號進行的處理還包括自相關(guān)處理，數(shù)字采集模塊對中頻模擬寬帶信號依次進行多相濾波通道化、信道選擇設(shè)置和信道自相關(guān)處理后，得到一自相關(guān)信號；同步控制模塊還用于接收自相關(guān)信號，并將自相關(guān)信號一并打包后輸出。

進一步地，上述量化為2-bit量化處理。