[發(fā)明專利]一種SKA低頻孔徑陣列的數(shù)字陣列子陣處理模塊

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 201810923204.0
• 申請日: 2018-08-14
• 公開（公告）號: CN109031208A
• 公開（公告）日: 2018-12-18
• 發(fā)明（設計）人: 曹銳;陶小輝;李莊;張錦中;楊會越;史鴻聲;姜力暉
• 申請（專利權）人: 中國電子科技集團公司第三十八研究所
• 主分類號: G01S7/02
• 分類號: G01S7/02
• 代理公司: 合肥昊晟德專利代理事務所(普通合伙) 34153
• 代理人: 王林

本發(fā)明公開了一種SKA低頻孔徑陣列的數(shù)字陣列子陣處理模塊，所述接收一層和接收二層分別包括依次傳輸信號的光電轉換電路、補償放大電路、開關濾波電路和數(shù)控衰減電路，所述信號處理分系統(tǒng)包括數(shù)字層，所述數(shù)字層包括依次傳輸信號的模數(shù)轉換電路、數(shù)字信號處理電路、頻率源電路和DC/DC電源，所述模數(shù)轉換電路連接數(shù)控衰減電路，所述接收一層、接收二層和數(shù)字層構成三層結構。本發(fā)明的SKA低頻孔徑陣列CTPM將32個通道一體化設計，構成SKA低頻射電望遠鏡的一個基本單元，將SKA低頻孔徑陣列16個雙極化天線單元接收到的電磁信號無失真放大、數(shù)字化并實現(xiàn)數(shù)字波束形成功能，最終將數(shù)字波束形成結果輸出至SKA低頻射電望遠鏡后續(xù)環(huán)節(jié)。

技術領域

本發(fā)明涉及有源電掃相控陣技術領域，尤其涉及的是一種SKA低頻孔徑陣列的數(shù)字陣列子陣處理模塊。

背景技術

SKA是超大天文望遠鏡網絡，射電天文技術得到二戰(zhàn)時期雷達技術發(fā)展的推動，建設了大量單口徑拋物面射電天文裝置。隨著半導體技術不斷發(fā)展，雷達技術從無源陣列演變?yōu)橛性搓嚵校俚浆F(xiàn)在的數(shù)字陣列，體系不斷重構與演進，形態(tài)發(fā)生了變化，推動了數(shù)字陣列體制射電天文裝置的發(fā)展，其核心內涵是在數(shù)字與實現(xiàn)波束形成，其基本原理是將天線接收到的電磁信號數(shù)字化后，在數(shù)字域進行幅相加權，數(shù)字陣列體制射電望遠鏡具有幅相控制精度高、可全空域形成同時多波束、自適應零點形成等特點，而且在系統(tǒng)技術上，數(shù)字陣列體制射電望遠鏡具有巡天速度快、波束指向精度高、抗干擾性能強等特點，成為射電天文裝置重要的發(fā)展方向。

如圖1所示為傳統(tǒng)常規(guī)射電天文裝置組成框圖，所述常規(guī)射電天文裝置只有一個波束，通過機械轉動改變波束指向，圖中A為接收放大，B為數(shù)字化和延時補償處理，C為相關處理包括校正，劃分網格，傅里葉變換，最終得到天空圖像。

發(fā)明內容

本發(fā)明所要解決的技術問題在于：現(xiàn)有射電天文裝置只有一個波束，提供了一種SKA低頻孔徑陣列的數(shù)字陣列子陣處理模塊。

本發(fā)明是通過以下技術方案解決上述技術問題的，本發(fā)明一種SKA低頻孔徑陣列的CTPM(China Tile Processing Module，中國數(shù)字陣列子陣處理模塊)包括接收分系統(tǒng)和信號處理分系統(tǒng)；所述接收分系統(tǒng)包括結構相同的接收一層和接收二層，所述接收一層和接收二層分別包括依次傳輸信號的光電轉換電路、補償放大電路、開關濾波電路和數(shù)控衰減電路，所述信號處理分系統(tǒng)包括數(shù)字層，所述數(shù)字層包括依次傳輸信號的模數(shù)轉換電路、數(shù)字信號處理電路、頻率源電路和DC/DC電源，所述模數(shù)轉換電路連接數(shù)控衰減電路，所述接收一層、接收二層和數(shù)字層構成三層結構。

所述接收分系統(tǒng)包括32路接收通道，所述接收一層和接收二層分別包括16路接收通道，所述接收一層和接收二層分別接收SKA低頻孔徑陣列一個子陣接收到的一個極化方向上的電磁信號，SKA低頻孔徑陣列的一個極化方向上的電磁信號包括16路信號。

所述接收一層和接收二層分別通過1個MPO光連接器連接16路信號。

所述MPO光連接器將SKA低頻孔徑陣列子陣傳輸?shù)奈⑷跎漕l光信號輸入光電轉換電路，將其轉變?yōu)樯漕l信號。

所述補償放大電路對輸入的射頻信號進行補償放大，送入開關濾波電路。

所述開關濾波電路根據系統(tǒng)要求進行切換，對輸入的射頻信號進行帶通濾波，并將濾波后的信號送入數(shù)控衰減電路。

所述數(shù)控衰減電路根據系統(tǒng)要求將輸入的射頻信號進行幅度衰減，送入模數(shù)轉換電路。

所述信號處理分系統(tǒng)對接收分系統(tǒng)輸出的32路射頻信號進行模數(shù)轉換并傳輸?shù)綌?shù)字信號處理電路中，在數(shù)字信號處理電路中完成延長補償、信道化、數(shù)字波束形成。

所述數(shù)字信號處理電路將所得數(shù)字波束形成結果和上一個子陣的數(shù)字波束形成結果相加，將相加結果在數(shù)字信號處理電路間傳輸，輸出子陣數(shù)字波束形成相加得到站波束形成并傳輸至下一個環(huán)節(jié)。