基于FPGA的宽带实时数字边带分离接收机技术研究

1

作者 杜文龙 陈卯蒸 +2 位作者 刘艳玲 李健 闫浩 《天文学报》 北大核心 2025年第2期86-94,共9页

边带分离(Sideband Separating,2SB)接收机可同时实现上边带(Upper Sideband,USB)和下边带信号(Lower Sideband,LSB)的观测,观测效率高且避免了频谱混淆,在宽带复杂天文谱线的观测中具有广泛应用.但由于两路信号传输路径中模拟组件存在... 边带分离(Sideband Separating,2SB)接收机可同时实现上边带(Upper Sideband,USB)和下边带信号(Lower Sideband,LSB)的观测,观测效率高且避免了频谱混淆,在宽带复杂天文谱线的观测中具有广泛应用.但由于两路信号传输路径中模拟组件存在不可避免的增益和相位不匹配,导致全模拟边带分离接收机系统的边带抑制率较低.为了尝试解决这个问题,设计搭建了一套基于FPGA(Field Programmable Gate Array)的宽带实时数字边带分离接收机原型机,利用数字信号处理技术实现了对两路中频信号幅度和相位的实时校准.经实验室测试,该原型机在整个1024 MHz的射频带宽内,边带抑制率达到了30 d B以上,有效地提高了接收机的性能. 展开更多

关键词 仪器:射电天文接收机 技术:边带分离 技术:边带校准 方法:数据分析

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亚毫米波射电望远镜多波束接收机的设计研究 被引量：1

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作者 刘东亮 《科学技术与工程》 北大核心 2013年第24期6979-6983,共5页

针对射电天文中亚毫米波望远镜的发展需要,为更高效开展大天区亚毫米波巡天及恒星形成区的成图观测,给出了基于345 GHz亚毫米波段的双极化3×3波束SIS超导接收机系统的设计研究。介绍了接收机的设计思路,给出CAD设计方案、关键技术... 针对射电天文中亚毫米波望远镜的发展需要,为更高效开展大天区亚毫米波巡天及恒星形成区的成图观测,给出了基于345 GHz亚毫米波段的双极化3×3波束SIS超导接收机系统的设计研究。介绍了接收机的设计思路,给出CAD设计方案、关键技术分析与模型验证。 展开更多

关键词 射电天文 亚毫米波技术 多波束接收机

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21世纪的射电天文学:仪器设备发展(英文)

3

作者 万同山 洪晓瑜 《天文学进展》 CSCD 北大核心 1994年第4期247-258,共12页

回顾了射电天文设备的观测能力的提高和将遇到的限制因素。评述全波段射电天文学的大型射电天文设备计划和各国射电天文学发展的一些共同特征，提出了值得借鉴的经验，为我国射电天文学的发展提供参考意见。

关键词 射电天文学 仪器设备 观测能力

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保持制冷接收机真空窗口干燥的充气系统 被引量：3

4

作者 王凯 陈卯蒸 +4 位作者 马军 曹亮 闫浩 李笑飞 项斌斌 《液压与气动》 北大核心 2016年第12期31-36,共6页

微波接收机系统是射电天文观测不可或缺的信号接收设备。通过制冷可以很大程度上降低接收机的噪声温度,从而提高接收机的灵敏度。在接收机制冷后,杜瓦内外温差达200 K以上。由于1.3 cm波段接收机的特殊设计,空气中的水汽会在真空窗处与... 微波接收机系统是射电天文观测不可或缺的信号接收设备。通过制冷可以很大程度上降低接收机的噪声温度,从而提高接收机的灵敏度。在接收机制冷后,杜瓦内外温差达200 K以上。由于1.3 cm波段接收机的特殊设计,空气中的水汽会在真空窗处与低温密封薄膜直接接触从而遇冷凝结,这将会影响接收机的接收性能。因此,1.3 cm波段接收机在真空窗外围设计一个干空气腔体,通过充气系统给该腔体时刻注入新鲜、干燥的空气,用小的泄漏来排除腔体内部陈旧气体。这样,真空窗与外界就始终被干燥的空气隔离开,从而避免了水汽在该位置的遇冷凝结。 展开更多

关键词 射电天文 微波接收机 气动控制 闭环控制

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德令哈13.7m望远镜多波束接收机的运行 被引量：2

5

作者 李振强 张旭国 +8 位作者 徐烨 左营喜 李积斌 孙继先 逯登荣 巨秉刚 张海龙 金风娟 罗春盛 《天文学报》 CAS CSCD 北大核心 2021年第3期26-46,共21页

德令哈13.7 m望远镜是中国最重要的射电望远镜之一.望远镜自安装超导成像频谱仪以及采用飞行观测模式以来,运行近10 yr.在此期间,望远镜开展并完成大量的天文观测,累积了巨量的天文数据,取得了一系列重要的科研成果.介绍了超导成像频谱... 德令哈13.7 m望远镜是中国最重要的射电望远镜之一.望远镜自安装超导成像频谱仪以及采用飞行观测模式以来,运行近10 yr.在此期间,望远镜开展并完成大量的天文观测,累积了巨量的天文数据,取得了一系列重要的科研成果.介绍了超导成像频谱仪在天文观测中的运行状态,运行中疑难问题、故障现象及解决方案.详述了超导成像频谱仪各方面性能测试及多年来的性能分析,包含接收机噪声温度及望远镜系统噪声温度、镜像抑制比、接收机稳定性、波束性能等方面.列举了超导成像频谱仪更新发展方面的工作,包含本振功率自动化调整、边带分离型超导混频器预放大电路的更新、控制程序的优化等.总结经验和规律,承前启后,将过去的超导成像频谱仪的维护运行经验应用到之后新一代大规模接收机系统中. 展开更多

关键词 射电天文 多波束接收机 接收机噪声 边带分离 超导SIS混频器

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边带分离型超导SIS接收机本振耦合噪声研究 被引量：2

6

作者 李振强 张旭国 +4 位作者 李积斌 左营喜 徐烨 张海龙 金风娟 《天文学报》 CSCD 北大核心 2020年第2期73-84,共12页

超导SIS (Superconductor-Insulator-Superconductor)接收机因极低的接收机噪声温度成为毫米波和亚毫米波段射电天文观测的首选.本振系统耦合噪声也是接收机噪声的一部分,在多年的天文观测中,发现本振耦合噪声无法完全忽略,对天文观测... 超导SIS (Superconductor-Insulator-Superconductor)接收机因极低的接收机噪声温度成为毫米波和亚毫米波段射电天文观测的首选.本振系统耦合噪声也是接收机噪声的一部分,在多年的天文观测中,发现本振耦合噪声无法完全忽略,对天文观测的灵敏度有一定影响.采用两个不同种类的信号发生器作为本振系统初级信号源,测试了超导SIS接收机的噪声温度,发现信号发生器输出的基底噪声能够耦合到接收机内部,从而增加接收机噪声强度.分析研究了本振系统热噪声和信号发生器基底噪声对接收机噪声的影响.通过在信号发生器输入端加入窄带滤波器滤除其基底噪声,消除了信号发生器基底噪声引入的接收机噪声,降低了接收机的整体噪声,提高了望远镜的灵敏度. 展开更多

关键词 毫米波射电天文 多波束接收机 接收机噪声 本振

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面向新疆奇台110 m射电望远镜宽带双极化Vivaldi馈源设计

7

作者 刘海文 齐欢欢 +1 位作者 张小林 马军 《天文学报》 CAS CSCD 北大核心 2024年第1期1-8,共8页

射电望远镜一般要在宽频段内进行连续观测,但传统相控阵天线设计方法难以兼顾宽频带和大角度扫描特性.紧耦合天线的设计方法为宽带大角度扫描天线提供了新的设计思路,基于此设计了一款宽带双极化Vivaldi相控阵馈源.首先结合Wheeler提出... 射电望远镜一般要在宽频段内进行连续观测,但传统相控阵天线设计方法难以兼顾宽频带和大角度扫描特性.紧耦合天线的设计方法为宽带大角度扫描天线提供了新的设计思路,基于此设计了一款宽带双极化Vivaldi相控阵馈源.首先结合Wheeler提出的连续电流片概念及等效电路对紧耦合原理进行理论分析,然后针对Vivaldi天线分析了阵元间的强耦合能够有效拓展天线的工作带宽.在此基础上设计了一款宽带Vivaldi相控阵馈源.馈源阵列由8×9 Vivaldi天线阵元组成,该阵列的工作带宽为2-8GHz,并且能够在E面和H面均实现±45∘的扫描特性.最后对该馈源阵列进行了样机加工和测试,测试结果与仿真结果具有较好的一致性. 展开更多

关键词 仪器 望远镜 技术:射电天文 技术:Vivaldi天线

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天文光学仪器

8

《中国光学》 EI CAS 2001年第4期104-104,共1页

P111.2 2001042960一种新的10 m光学/红外望远镜=A new 10 m optical/infrared telescope configuration[刊,中]/崔向群,苏定强(中科院南京天文仪器研制中心.江苏,南京(210042)),王绶官(中科院北京天文台.北京(100012))//天文学报.-2000... P111.2 2001042960一种新的10 m光学/红外望远镜=A new 10 m optical/infrared telescope configuration[刊,中]/崔向群,苏定强(中科院南京天文仪器研制中心.江苏,南京(210042)),王绶官(中科院北京天文台.北京(100012))//天文学报.-2000,41(2).-219-224提出一种新的10 m光学/红外望远镜的方案,它属于一种非常规概念设计的望远镜。这种新的大望远镜方案吸收了或主要参考了Arecibo射电望远镜,美国的HobbyEberly 9m望远镜和LAMOST方案的前身—光谱巡天望远镜方案,造价约为同样口径常规设计望远镜的1/5。 展开更多

关键词 红外望远镜 大望远镜 仪器研制 概念设计 非常规 方案 中科院 巡天望远镜 射电望远镜 天文观测

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太阳射电日像仪的进步与发展

9

作者 耿立红 《天文学进展》 CSCD 北大核心 2000年第2期91-103,共13页

叙述了在太阳射电天文和太阳物理上作出过杰出贡献的几个射电日像仪的概况及其进步与发展，并简述了未来射电日像仪可以完成的科学目标以及应具有的特点，以期为在21世纪我国实现“一颗空间X射线卫星、一座红外太阳塔和一台射电日像仪... 叙述了在太阳射电天文和太阳物理上作出过杰出贡献的几个射电日像仪的概况及其进步与发展，并简述了未来射电日像仪可以完成的科学目标以及应具有的特点，以期为在21世纪我国实现“一颗空间X射线卫星、一座红外太阳塔和一台射电日像仪”的宏伟构想提供研制依据。 展开更多

关键词 射电天文学 仪器 射电日像仪 分辨率 太阳射电

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射电望远镜焦面场分析研究 被引量：3

10

作者 段雪峰 王凯 +2 位作者 宁云炜 裴鑫 项斌斌 《微波学报》 CSCD 北大核心 2021年第S01期97-100,共4页

射电望远镜的焦面场分析是开展馈源喇叭设计的重要方法,该方法对于性能优越的焦平面阵列设计同样适用。对于给定的射电望远镜系统,主要包括天线口径及焦径比,可以依据焦面场的分析结果来开展相控阵馈源接收机的阵列设计。本文通过在1.25... 射电望远镜的焦面场分析是开展馈源喇叭设计的重要方法,该方法对于性能优越的焦平面阵列设计同样适用。对于给定的射电望远镜系统,主要包括天线口径及焦径比,可以依据焦面场的分析结果来开展相控阵馈源接收机的阵列设计。本文通过在1.25 GHz下结合不同的天线口径、焦径比,以及波束扫描角度,对焦面场进行了相关的分析研究。分析结果显示,焦面场与天线口径没有必然联系,与焦径比成正比,扫描角度越大焦面场畸变越明显且会占据更大的区域。本论文相关的分析研究可为L波段相控阵馈源接收机设计及研制提供参考,尤其是对阵列设计具备较好的指导作用。 展开更多

关键词 射电天文 接收机 多波束 相控阵馈源 焦面场

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13mm制冷HEMT接收系统 被引量：1

11

作者 沈正文 郑兴武 +2 位作者 艾力.玉素甫 王维侠 徐之材 《南京大学学报（自然科学版）》 CAS CSCD 1999年第1期28-33,共6页

介绍了按装在乌鲁木齐天文站２５ｍ射电望远镜上的１３ｍｍ制冷ＨＥＭＴ接收系统．给出各个部分的结构、基本工作参数、功能和特征．概括了该系统的设计优点．利用这个接收系统，配备声表面波频谱仪终端，我们观测到一批水分子脉泽源．... 介绍了按装在乌鲁木齐天文站２５ｍ射电望远镜上的１３ｍｍ制冷ＨＥＭＴ接收系统．给出各个部分的结构、基本工作参数、功能和特征．概括了该系统的设计优点．利用这个接收系统，配备声表面波频谱仪终端，我们观测到一批水分子脉泽源．经测量，接收机噪声温度为５０Ｋ，估计乌鲁木齐天文站２５ｍ射电望远镜系统１３ｍｍ频谱接收系统９００秒积分时间的灵敏度为７Ｊｙ． 展开更多

关键词 天文仪器 HEMT接收系统 射电望远镜 制冷 天文站

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紫金山天文台4.5—7.5 GHz太阳快速频谱仪图像

12

作者 金乐春 吴洪敖 +1 位作者 许富英 孟璇 《天文学报》 CSCD 北大核心 2003年第4期355-362,共8页

运用多种方法,对紫金山天文台4.5—7.5 GHz太阳快速频谱仪获得的太阳微波爆发频谱图像进行后续处理,尽可能地去除噪声和干扰,还原爆发事件的本来面目,并突出感兴趣的部分,在MATLAB的平台支持下编写了WINDOWS下的应用软件,取得了较为满... 运用多种方法,对紫金山天文台4.5—7.5 GHz太阳快速频谱仪获得的太阳微波爆发频谱图像进行后续处理,尽可能地去除噪声和干扰,还原爆发事件的本来面目,并突出感兴趣的部分,在MATLAB的平台支持下编写了WINDOWS下的应用软件,取得了较为满意的结果. 展开更多

关键词 紫金山天文台 太阳 频谱仪 射电辐射 仪器 光污染 数据分析

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一种Q波段正交器的研制

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作者 段雪峰 曹亮 +2 位作者 王凯 张华 宁云炜 《微波学报》 CSCD 北大核心 2024年第S1期81-83,共3页

本文设计了一款工作在Q波段的宽带正交模耦合器,采用Turnstile结构的十字转结形设计,各端口的回波损耗在-20dB以下,两个输出端口的插入损耗在0.1dB以内、隔离度可达60dB。目前已完成加工试制,后续计划利用该Q波段正交模耦合器,结合前级... 本文设计了一款工作在Q波段的宽带正交模耦合器,采用Turnstile结构的十字转结形设计,各端口的回波损耗在-20dB以下,两个输出端口的插入损耗在0.1dB以内、隔离度可达60dB。目前已完成加工试制,后续计划利用该Q波段正交模耦合器,结合前级喇叭天线建立天空亮温度测试平台,实现对应波段天空亮温度的精确获取,同时将该测试方法移植到其它波段,以备为其它波段的相控阵接收机噪声温度测试提供精确的天空亮温度值。 展开更多

关键词 射电天文 接收机 正交器 噪声温度 天空亮温度

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一种宽带Vivaldi天线仿真设计 被引量：4

14

作者 王凯 王洋 宁云炜 《微波学报》 CSCD 北大核心 2020年第S01期133-136,共4页

相控阵馈源接收机相互交叠的波束可形成更为连续的视场,大大提高了射电天文巡天观测效率,作为一种新兴的阵列天线接收系统,被越来越多的应用于射电天文领域。随着射电天文对超宽带、大视场等需求的不断攀升,相控阵馈源系统的工作带宽也... 相控阵馈源接收机相互交叠的波束可形成更为连续的视场,大大提高了射电天文巡天观测效率,作为一种新兴的阵列天线接收系统,被越来越多的应用于射电天文领域。随着射电天文对超宽带、大视场等需求的不断攀升,相控阵馈源系统的工作带宽也在不断拓展。Vivaldi天线作为一种端射行波天线,被广泛应用于相控阵系统中。相对相控阵馈源应用来说,Vivaldi天线在展现自身宽带性能的同时,在紧密排列的紧耦合阵列情况下可实现超宽带特性。本文设计一种工作于0.7~1.8GHz下的宽带Vivaldi天线,带内回波损耗仿真结果在-10dB以下,带内天线增益仿真结果大于4.2dB。后续工作将进一步开展相控阵馈源阵列仿真及优化设计。 展开更多

关键词 射电天文 接收机 相控阵馈源 VIVALDI 宽带

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7毫米波段大气不透明度测量研究 被引量：2

15

作者 王凯 段雪峰 +2 位作者 曹亮 马军 项斌斌 《微波学报》 CSCD 北大核心 2021年第S01期150-153,共4页

大气不透明度是大气对射电信号衰减的一个度量,精确的射电信号强度校准需要修正大气的吸收效应。大气不透明度测量方法有数值模拟及非线性拟合等方式。为了在7毫米波段实现高精度的强度校准,进一步学习及实践大气不透明度测试方法,通过... 大气不透明度是大气对射电信号衰减的一个度量,精确的射电信号强度校准需要修正大气的吸收效应。大气不透明度测量方法有数值模拟及非线性拟合等方式。为了在7毫米波段实现高精度的强度校准,进一步学习及实践大气不透明度测试方法,通过组建7毫米波段大气不透明度测量系统,采用俯仰扫描及非线性拟合方式开展7毫米波段大气不透明度测量研究。最终,在30-32 GHz频段内测试到大气不透明度值在0.11-0.13之间。下一步工作拟结合对应波段的地基式测量设备,例如水汽辐射计,对测量到的不透明度进行比对,以便对测试系统进行可靠性验证以及后续完善。 展开更多

关键词 射电天文 接收机 7毫米 强度校准 大气不透明度

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一种K波段波纹喇叭天线设计 被引量：1

16

作者 曹亮 王凯 +2 位作者 宁云炜 马军 闫浩 《微波学报》 CSCD 北大核心 2021年第S01期56-58,共3页

本文设计了一种工作于22-24.2 GHz频带内的K波段宽带波纹喇叭天线,带内回波损耗仿真结果在-20 dB以下,在22、23.1、24.2GHz天线方向图增益仿真结果分别为21.4、21.8、22.2dB,半功率波束宽度分别为16.4、15.6、14.9度,满足设计要求。后... 本文设计了一种工作于22-24.2 GHz频带内的K波段宽带波纹喇叭天线,带内回波损耗仿真结果在-20 dB以下,在22、23.1、24.2GHz天线方向图增益仿真结果分别为21.4、21.8、22.2dB,半功率波束宽度分别为16.4、15.6、14.9度,满足设计要求。后续工作将进一步开展喇叭天线的加工及实测,使得该喇叭天线可用于对应波段的接收机强度校准及大气不透明度测量等研究工作中。 展开更多

关键词 天线 波纹喇叭 K波段 射电天文 接收机

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1.2-2.2 GHz宽带低噪声放大器研制 被引量：5

17

作者 刘文豪 姜鹏 +3 位作者 刘鸿飞 雷华奎 江龙 胡浩 《天文学报》 CAS CSCD 北大核心 2022年第1期30-39,共10页

为检测微弱的射电信号,要求望远镜接收机噪声性能良好.低噪声放大器(Low Noise Amplifier,LNA)作为接收机前端关键电路,其噪声系数和增益决定了整机的噪声性能.设计了一款1.2–2.2 GHz的低噪声放大器,电路采用两级级联结构,第2级通过引... 为检测微弱的射电信号,要求望远镜接收机噪声性能良好.低噪声放大器(Low Noise Amplifier,LNA)作为接收机前端关键电路,其噪声系数和增益决定了整机的噪声性能.设计了一款1.2–2.2 GHz的低噪声放大器,电路采用两级级联结构,第2级通过引入负反馈,在改善增益平坦度和拓宽带宽的同时减小噪声,级间经过后级输入阻抗优化后仅需一个隔直电容.并引入有损输出匹配网络,实现高增益、低噪声、良好回波损耗和较为平坦的宽带LNA设计.测试结果表明,在1.2–2.2 GHz频段增益30–33 dB,噪声温度平均值为47 K,输出1 dB压缩点大于11.3 dBm.测试性能良好,可用于该频段接收机系统中. 展开更多

关键词 仪器 技术:射电天文 技术:其他诸多方面 望远镜

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基于Arduino的微波功率测量系统设计 被引量：2

18

作者 段雪峰 李健 +5 位作者 裴鑫 王凯 闫浩 李笑飞 温志刚 托乎提努尔 《微波学报》 CSCD 北大核心 2023年第S01期228-231,共4页

微波功率测量是射电天文强度校准的关键环节,本文针对微波功率测量,设计了一种基于Arduino的微波功率测量系统。该系统以Arduino UNO和AD8318对数检波器为核心,设计并编写了Arduino UNO的程序,实现了微波功率测量,并通过串口输出至PC端... 微波功率测量是射电天文强度校准的关键环节,本文针对微波功率测量,设计了一种基于Arduino的微波功率测量系统。该系统以Arduino UNO和AD8318对数检波器为核心,设计并编写了Arduino UNO的程序,实现了微波功率测量,并通过串口输出至PC端。通过搭建微波功率计测量系统,使用信号发生器产生5个频率下10个输出功率的测试信号,进行功率测量,实验结果显示功率测量系统能保持±1dBm的误差范围。还使用了2点法校准在5个频率下对系统做了校准,实验结果显示不同工作频率下测得的斜率和截距会有略微的差别。可通过系统本论文相关的分析研究可为射电天文接收机的功率测量提供参考,尤其对强度校准具备很好的指导作用。 展开更多

关键词 射电天文 接收机 强度校准 功率校准

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高灵敏度太赫兹探测模块低温杜瓦设计及力热特性研究 被引量：2

19

作者 张坤 姚骑均 +6 位作者 刘冬 姚明 李婧 张文 刘彦杰 全加 史生才 《天文学报》 CAS CSCD 北大核心 2023年第1期15-24,共10页

高灵敏度太赫兹探测模块(High Sensitivity Terahertz Detection Module,HSTDM)是中国空间站巡天望远镜的科学载荷之一,主要开展太赫兹天文观测任务.该模块的核心是工作在10 K温区的氮化铌超导隧道结(Superconductor-Insulator-Supercon... 高灵敏度太赫兹探测模块(High Sensitivity Terahertz Detection Module,HSTDM)是中国空间站巡天望远镜的科学载荷之一,主要开展太赫兹天文观测任务.该模块的核心是工作在10 K温区的氮化铌超导隧道结(Superconductor-Insulator-Superconductor,SIS)混频器,其低温制冷条件由满足空间应用的两级脉冲管制冷机提供.能最大限度减小制冷机热负载的低温杜瓦是实现这一空间10 K温区制冷环境的关键部件,且需要适应火箭发射力学振动环境.主要介绍了这一专用低温杜瓦的结构设计、力学特性仿真分析与试验测试以及热特性仿真分析.低温杜瓦的基频为189.36 Hz,力学分析结果表明内部支撑结构最大应力小于材料的屈服应力,振动试验结果表明低温杜瓦结构能够适应力学环境.低温杜瓦内部结构对制冷机一级冷端的漏热量为1800 mW,对二级冷端的漏热量为20.6 mW,均小于制冷机的制冷量,热分析结果表明低温杜瓦支撑结构的热设计满足隔热要求.力热特性研究结果表明该低温杜瓦设计能够满足太赫兹探测模块的空间应用需求. 展开更多

关键词 空间飞行器:仪器 射电天文:太赫兹 技术:超导 低温杜瓦 力学 热设计

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数字边带分离校准研究 被引量：1

20

作者 刘明 林镇辉 史生才 《天文学报》 CAS CSCD 北大核心 2022年第4期85-93,共9页

边带分离(Sideband-separating,2SB)接收可实现上边带(Upper Sideband,USB)和下边带(Lower Sideband,LSB)信号同时观测,观测效率高且上、下两边带不会出现混叠.因此在射电天文观测应用中越来越受到重视.由于全模拟边带分离接收机存在难... 边带分离(Sideband-separating,2SB)接收可实现上边带(Upper Sideband,USB)和下边带(Lower Sideband,LSB)信号同时观测,观测效率高且上、下两边带不会出现混叠.因此在射电天文观测应用中越来越受到重视.由于全模拟边带分离接收机存在难以克服的幅度和相位误差,导致了边带抑制率较低,影响了系统的性能.数字边带分离接收机可通过数字信号处理方法,有效改善系统边带抑制率.在3-18 GHz频段构建数字边带分离接收机原理实验,并基于边带分离理论和数字校准方法,实现实验系统的边带不平衡度校准,大大改善了系统的边带抑制率. 展开更多

关键词 射电天文接收机 天文仪器 边带分离 边带校准 方法:数据分析

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