[實(shí)用新型]基于捷變收發(fā)器的抗干擾射電天文輻射計(jì)系統(tǒng)

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201720781695.0
• 申請(qǐng)日: 2017-06-30
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN206848371U
• 公開(kāi)（公告）日: 2018-01-05
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 董亮;閆小娟;汪敏;敦金平;郭少杰
• 申請(qǐng)（專(zhuān)利權(quán)）人: 中國(guó)科學(xué)院云南天文臺(tái)
• 主分類(lèi)號(hào): G01R29/08
• 分類(lèi)號(hào): G01R29/08;G01R21/00
• 代理公司: 昆明大百科專(zhuān)利事務(wù)所53106
• 代理人: 蘇蕓蕓

技術(shù)領(lǐng)域

本實(shí)用新型涉及一種基于捷變收發(fā)器的快速抗干擾射電天文輻射計(jì)系統(tǒng)，屬于射電天文領(lǐng)域，主要適用于在高無(wú)線電干擾環(huán)境下的總功率射電天文觀測(cè)。

背景技術(shù)

在空間天氣預(yù)警、預(yù)報(bào)方面，其中太陽(yáng)爆發(fā)是空間天氣事件的驅(qū)動(dòng)源，對(duì)太陽(yáng)射電波段的觀測(cè)至關(guān)重要。

太陽(yáng)爆發(fā)是發(fā)生在太陽(yáng)大氣-日冕中劇烈的能量釋放過(guò)程，主要形式是太陽(yáng)耀斑和日冕物質(zhì)拋射(CME)，本質(zhì)上是磁場(chǎng)和磁場(chǎng)、磁場(chǎng)和等離子體之間相互作用的結(jié)果。這樣的劇烈爆發(fā)過(guò)程，可能對(duì)地球周?chē)目臻g環(huán)境造成劇烈擾動(dòng)，對(duì)現(xiàn)代社會(huì)的正常運(yùn)行帶來(lái)災(zāi)害性影響。由此可見(jiàn)，日冕作為連接太陽(yáng)和日地空間的紐帶和太陽(yáng)劇烈爆發(fā)活動(dòng)的發(fā)源地、CME作為災(zāi)害性空間天氣的驅(qū)動(dòng)源，都具有極其特殊的重要地位。

對(duì)日冕的觀測(cè)研究，仍是目前太陽(yáng)物理研究的難點(diǎn)和重點(diǎn)，如著名太陽(yáng)物理研究學(xué)者Aschwanden提出的“十大太陽(yáng)物理研究難題”里，至少有一半和日冕有關(guān)。日冕觀測(cè)研究的核心問(wèn)題，是對(duì)日冕磁場(chǎng)的測(cè)量和對(duì)日冕物質(zhì)拋射(CME)的監(jiān)測(cè)。

從觀測(cè)的角度考慮,除光學(xué)觀測(cè)太陽(yáng)爆發(fā)事件外,用射電方法是相當(dāng)重要的觀測(cè)手段,尤其對(duì)CME事件的觀測(cè)研究是其它方法無(wú)法替代的。

從理論上考慮,CME的一個(gè)關(guān)鍵問(wèn)題是了解它在日面上的源區(qū),以便能監(jiān)測(cè)CME的初始形成和噴發(fā)的整個(gè)過(guò)程。但是在低日冕(1.0-1.5倍太陽(yáng)半徑)范圍內(nèi),白光日冕儀是不能觀測(cè)的,而用米波射電頻譜儀則可以。因?yàn)樘?yáng)米波II、IV型爆發(fā)與CME和耀斑等劇烈太陽(yáng)活動(dòng)以及相對(duì)應(yīng)的日地物理效應(yīng)有密切關(guān)系,因此射電方法是研究CME的重要手段之一。

太陽(yáng)活動(dòng)在低頻無(wú)線電上的觀測(cè)數(shù)據(jù)反映了太陽(yáng)活動(dòng)等離子體拋射物CME在日地空間傳播過(guò)程中重要的物理特性。CME中等離子體發(fā)射頻率與等離子體密度之間有如下對(duì)應(yīng)關(guān)系：

其中N_e為等離子體密度，q_e為等離子體單個(gè)離子的帶電荷數(shù)，m_e為等離子體單個(gè)離子的質(zhì)量；隨著等離子體從太陽(yáng)上拋射出來(lái)，其密度隨著遠(yuǎn)離太陽(yáng)的距離而降低，不同太陽(yáng)高度對(duì)應(yīng)等離子密度符合下面經(jīng)典公式：

n_e(R)＝n_e0f(R)

其中

參數(shù)n_e0為太陽(yáng)表面的等離子體密度數(shù)。為太陽(yáng)直徑，R為等離子體離開(kāi)太陽(yáng)的距離。隨著CME物質(zhì)遠(yuǎn)離太陽(yáng)，其發(fā)射出來(lái)的無(wú)線電頻率也在隨之降低，為此太陽(yáng)物理界一致認(rèn)為地基太陽(yáng)射電望遠(yuǎn)鏡所能觀測(cè)到的無(wú)線電爆發(fā)頻率越低，CME物質(zhì)離我們就越近。

從上述公式推導(dǎo)可以得出，實(shí)施多點(diǎn)頻太陽(yáng)射電流量觀測(cè)可以獲得日冕層的多個(gè)高度等離子體密度等參數(shù)信息；為了解太陽(yáng)射電爆發(fā)，CME形成具有十分重要的意義。

另外在其余射電天文觀測(cè)方面，采用輻射計(jì)對(duì)一定寬帶內(nèi)信號(hào)的總功率監(jiān)測(cè)可以獲得射電源的光變信息，該種方法是獲得射電源物理參數(shù)最直接的觀測(cè)手段，因此可靠性更高；通過(guò)其流量變化規(guī)律，建立理論模型可理解射電源輻射機(jī)制和內(nèi)部物理(例如由特征時(shí)標(biāo)估算射電源物理尺度，以給出其角徑上限)。

微波輻射計(jì)的重要標(biāo)包括溫漂特性、輸入帶寬、最小可識(shí)別靈敏度等；根據(jù)靈敏度與觀測(cè)帶寬之間的關(guān)系：

輻射計(jì)能檢測(cè)到的最小射電流量S_min與積分時(shí)間τ和輸入信號(hào)帶寬Δυ成反比。如果擁有更寬的輸入信號(hào)帶寬和更長(zhǎng)的積分時(shí)間，則輻射計(jì)檢測(cè)微弱信號(hào)的能力將更強(qiáng)。

但是目前無(wú)線電干擾問(wèn)題(Radio Frequency interference RFI)嚴(yán)重干擾了射電天文輻射計(jì)的工作，無(wú)線電業(yè)務(wù)的擴(kuò)大越來(lái)越多的頻率被占用，這就使得射電天文觀測(cè)帶寬和干擾問(wèn)題成為一對(duì)矛盾，如果需要增加帶寬則同時(shí)也增加了無(wú)線電干擾的風(fēng)險(xiǎn)。同時(shí)傳統(tǒng)的超外差式接收機(jī)的觀測(cè)頻段固定，這樣如果觀測(cè)頻帶內(nèi)出現(xiàn)無(wú)線電干擾信號(hào)就需要通過(guò)調(diào)整本振、帶通濾波器等方式進(jìn)行抑制無(wú)線電干擾，工程量較大，且靈活性較差。

發(fā)明內(nèi)容

本實(shí)用新型提供了一種可以快速抑制無(wú)線電干擾，實(shí)現(xiàn)觀測(cè)帶內(nèi)的干擾消除，獲得穩(wěn)定觀測(cè)數(shù)據(jù)的基于捷變收發(fā)器的快速抗干擾射電天文輻射計(jì)系統(tǒng)，其包括射電望遠(yuǎn)鏡天線、寬帶低噪聲放大器、程控捷變收發(fā)器、全可編程控制器、上位機(jī)；寬帶低噪聲放大器的輸入端與射電望遠(yuǎn)鏡天線的饋源輸出端相連，寬帶低噪聲放大器的輸出端與程控捷變收發(fā)器的輸入端相連，程控捷變收發(fā)器通過(guò)全可編程控制器與上位機(jī)相連。