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(xué)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(xì)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(yán)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(nobeyamaradioheliograph，norh)在17ghz和34ghz2個頻點上觀測；法國南茜日像儀(nancayradioheliograph，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(yuǎn)鏡(siberiansolarradiotelescope，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(jìn)行設(shè)備改造)對太陽進(jìn)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(jìn)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％。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

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(jìn)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(jìn)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(jìn)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(jìn)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(jìn)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(jìn)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(jìn)一步地，對上述中頻模擬寬帶信號進(jìn)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(jìn)一步地，對上述中頻模擬寬帶信號進(jìn)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(jìn)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(jìn)一步地，上述量化為2-bit量化處理。

進(jìn)一步地，上述同步控制模塊通過向數(shù)據(jù)采集模塊和相關(guān)處理模塊提供系統(tǒng)時鐘、時序信號、控制信號和系統(tǒng)參數(shù)，來實現(xiàn)對數(shù)據(jù)采集模塊和相關(guān)處理模塊的控制。

進(jìn)一步地，上述系統(tǒng)參數(shù)包括延時補償和相位補償。

為了實現(xiàn)上述目的，作為本發(fā)明的另一個方面，本發(fā)明提供了一種寬帶多信道數(shù)字相關(guān)接收處理系統(tǒng)，包括上述的寬帶多信道數(shù)字相關(guān)接收機，還包括一存儲模塊和一電源模塊，其中：

存儲模塊，與同步控制模塊連接，用于接收并存儲打包后數(shù)字采集模塊和相關(guān)處理模塊的狀態(tài)信號和復(fù)相關(guān)結(jié)果；

電源模塊，用于為整個寬帶多信道數(shù)字相關(guān)接收處理系統(tǒng)的其他模塊供電。

本發(fā)明還提供了一種寬帶多信道數(shù)字相關(guān)接收方法，通過一包括同步控制模塊、數(shù)字采集模塊和相關(guān)處理模塊的寬帶多信道數(shù)字相關(guān)接收機實現(xiàn)，包括以下步驟：

步驟1、同步控制模塊向數(shù)字采集模塊和相關(guān)處理模塊發(fā)送指令，開始輸入自射電成像觀測采集的中頻模擬寬帶信號；

步驟2、數(shù)字采集模塊輸入中頻模擬寬帶信號，并對中頻模擬寬帶信號進(jìn)行多相濾波信道化處理和量化處理，得到一量化正交信號和一自相關(guān)結(jié)果；

步驟3、相關(guān)處理模塊接收量化正交信號，并對量化正交信號進(jìn)行復(fù)相關(guān)運算得到一復(fù)相關(guān)結(jié)果；

步驟4、同步控制模塊接收數(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。

基于上述技術(shù)方案可知，本發(fā)明提出的寬帶多信道數(shù)字相關(guān)接收機及接收方法具有如下有益效果：

(1)在觀測時間內(nèi)能夠?qū)崿F(xiàn)多頻率通道觀測和信號處理，通過采用多相濾波器組(polyphase&fftfilterbank，pffb)和級聯(lián)半帶濾波器組(cascadehalfbandfilter-bank：chbf)，對中頻模擬寬帶信號進(jìn)行多相濾波信道化處理，從而可靈活選取所需觀測基帶信號的帶寬與中心頻點，同時降低外界環(huán)境無線電干擾所帶來的影響；

(2)在對正交基帶信號復(fù)相關(guān)運算前，進(jìn)行2-bit量化，相對于1-bit量化，2-bit量化的相關(guān)靈敏度可從63.7％提高至88.1％；

(3)通過對正交基帶信號進(jìn)行自相關(guān)處理，在計算和輸出基帶信號復(fù)相關(guān)結(jié)果的同時，可獲得基帶信號的自相關(guān)功率值，因此本發(fā)明提出的寬帶多信道數(shù)字相關(guān)接收機也具備寬帶射電頻譜儀的基本功能。

附圖說明

圖1是日本nobeyama日像儀數(shù)字相關(guān)接收機的數(shù)字采集量化部分；

圖2是日本nobeyama日像儀數(shù)字相關(guān)接收機的復(fù)相關(guān)處理部分；

圖3是本發(fā)明一實施例提出的寬帶多信道數(shù)字相關(guān)接收機的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖4是本發(fā)明一實施例提出的明安圖射電日像儀的裝置圖；

圖5是本發(fā)明一實施例提出的寬帶多信道數(shù)字相關(guān)接收機的信號處理流程圖；

圖6是本發(fā)明一實施例提出的寬帶多信道數(shù)字相關(guān)接收機中，數(shù)字采集模塊的板卡裝置圖；

圖7是本發(fā)明一實施例提出的寬帶多信道數(shù)字相關(guān)接收機的安裝示意圖。

具體實施方式

為使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案和優(yōu)點更加清楚明白，以下結(jié)合具體實施例，并參照附圖，對本發(fā)明作進(jìn)一步的詳細(xì)說明。

由中國國家天文臺研發(fā)的、包括本發(fā)明的寬帶多信道數(shù)字相關(guān)接收機組件的明安圖射電頻譜日像儀(mingantuspectralradioheliograph，以下簡稱muser)，首次在厘米～分米波段(0.4ghz～15ghz)上實現(xiàn)同時以高空間、高時間和高頻率分辨率觀測太陽爆發(fā)活動的動力學(xué)性質(zhì)，探測太陽劇烈活動的起源。它在具有國際先進(jìn)水平的太陽射電寬帶動態(tài)頻譜儀和太陽磁場望遠(yuǎn)鏡等國內(nèi)現(xiàn)有儀器設(shè)備基礎(chǔ)上，填補目前國際上對太陽耀斑能量初始釋放區(qū)分米波段高分辨射電成像觀測的空白，力求在日冕物理研究中取得重要的原創(chuàng)性研究成果，使我國在太陽活動探測與研究、太陽活動對地影響等領(lǐng)域的研究進(jìn)入國際先進(jìn)行列，并推動我國在無線電物理學(xué)、等離子體物理學(xué)、地球物理學(xué)和空間科學(xué)以及航空、航天等學(xué)科領(lǐng)域的發(fā)展。

以下是明安圖射電頻譜日像儀與其他日像儀的性能對比表：

明安圖射電日像儀中的寬帶多信道數(shù)字相關(guān)接收機是其核心組成部分，其主要功能為接收和采集來自所有天線模擬后端的寬帶中頻信號，并對信號進(jìn)行信道化、2-bit量化和復(fù)相關(guān)處理，輸出結(jié)果為不同天線間在各個基帶內(nèi)的復(fù)相關(guān)輸出和自相關(guān)輸出。

具體地，本發(fā)明公開的用于明安圖射電日像儀中的寬帶多信道數(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(jìn)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(jìn)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。

優(yōu)選地，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。

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(jìn)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。

上述正交基帶信號經(jīng)過量化處理后得到量化正交信號。

優(yōu)選地，對上述中頻模擬寬帶信號進(jìn)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。帶寬選擇時可以根據(jù)環(huán)境無線電干擾監(jiān)測結(jié)果來選擇無干擾的中心頻點所在信道進(jìn)行輸出和后續(xù)量化相關(guān)處理，這樣可以將外界無線電干擾的影響降至最低。

優(yōu)選地，對上述中頻模擬寬帶信號進(jìn)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(jìn)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。

優(yōu)選地，上述量化為2-bit量化處理。

上述同步控制模塊通過向數(shù)據(jù)采集模塊和相關(guān)處理模塊提供系統(tǒng)時鐘、時序信號、控制信號和系統(tǒng)參數(shù)，來實現(xiàn)對數(shù)據(jù)采集模塊和相關(guān)處理模塊的控制。

優(yōu)選地，上述系統(tǒng)參數(shù)包括延時補償和相位補償。

基于上述的寬帶多信道數(shù)字相關(guān)接收機，本發(fā)明還公開了一種寬帶多信道數(shù)字相關(guān)接收處理系統(tǒng)，包括上述的寬帶多信道數(shù)字相關(guān)接收機，還包括一存儲模塊和一電源模塊，其中：

存儲模塊，與同步控制模塊連接，用于接收并存儲打包后數(shù)字采集模塊和相關(guān)處理模塊的狀態(tài)信號和復(fù)相關(guān)結(jié)果；

電源模塊，用于為整個寬帶多信道數(shù)字相關(guān)接收處理系統(tǒng)的其他模塊供電。

本發(fā)明還公開了一種寬帶多信道數(shù)字相關(guān)接收方法，通過一包括同步控制模塊、數(shù)字采集模塊和相關(guān)處理模塊的寬帶多信道數(shù)字相關(guān)接收機實現(xiàn)，包括以下步驟：

步驟1、同步控制模塊向數(shù)字采集模塊和相關(guān)處理模塊發(fā)送指令，開始輸入自射電成像觀測采集的中頻模擬寬帶信號；

步驟2、數(shù)字采集模塊輸入中頻模擬寬帶信號，并對中頻模擬寬帶信號進(jìn)行多相濾波信道化處理和量化處理，得到一量化正交信號和一自相關(guān)結(jié)果；

步驟3、相關(guān)處理模塊接收量化正交信號，并對量化正交信號進(jìn)行復(fù)相關(guān)運算得到一復(fù)相關(guān)結(jié)果；

步驟4、同步控制模塊接收數(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。

其中，數(shù)字采集模塊中用于實現(xiàn)輸入中頻模擬寬帶信號的器件為采樣率高于1gsps，量化位寬≥8位的模數(shù)轉(zhuǎn)換器，如e2v公司生產(chǎn)的ev10aq190；實現(xiàn)對中頻模擬寬帶信號進(jìn)行多相濾波信道化處理和量化處理功能的器件為fpga芯片，如altera公司的型號為stratixiiiep3s260的fpga芯片。

以下通過具體實施例對本發(fā)明提出的寬帶多信道數(shù)字相關(guān)接收機及接收方法進(jìn)行詳細(xì)描述。

實施例

如圖3所示，本實施例提出一種寬帶多信道數(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依次進(jìn)行多相濾波信道化處理、信道選擇設(shè)置和量化處理，得到一量化正交信號；對中頻模擬寬帶信號依次進(jìn)行多相濾波信道化處理、信道選擇設(shè)置和信道自相關(guān)處理，得到一自相關(guān)結(jié)果；

相關(guān)處理模塊，與數(shù)字采集模塊連接，用于接收量化正交信號，并對量化正交信號進(jìn)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，與數(shù)據(jù)采集模塊和相關(guān)處理模塊連接以進(jìn)行控制，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)果和自相關(guān)結(jié)果，并將接收的狀態(tài)信號、復(fù)相關(guān)結(jié)果和自相關(guān)結(jié)果打包后輸出。

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(jìn)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；該正交基帶信號經(jīng)過量化處理后得到量化正交信號。

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。

基于上述寬帶多信道數(shù)字相關(guān)接收機，本實施例還提出一種寬帶多信道數(shù)字相關(guān)接收處理系統(tǒng)，包括上述的寬帶多信道數(shù)字相關(guān)接收機，還包括一存儲模塊和一電源模塊，其中：

存儲模塊，與同步控制模塊連接，用于接收并存儲打包后數(shù)字采集模塊和相關(guān)處理模塊的狀態(tài)信號、復(fù)相關(guān)結(jié)果和自相關(guān)結(jié)果；

電源模塊，用于為整個寬帶多信道數(shù)字相關(guān)接收處理系統(tǒng)的其他模塊供電。

此處以明安圖射電日像儀為例，對本實施例的寬帶多信道數(shù)字相關(guān)接收機和寬帶多信道數(shù)字相關(guān)接收處理系統(tǒng)進(jìn)行具體描述，寬帶多信道數(shù)字相關(guān)接收機的主要功能為接收和采集來自所有天線(muser-i陣列40天線，muser-h陣列60天線)模擬后端的寬帶中頻信號(帶寬為400mhz)，并對信號進(jìn)行信道化、2-bit量化和復(fù)相關(guān)處理，輸出結(jié)果為不同天線間在各個基帶內(nèi)的復(fù)相關(guān)輸出和自相關(guān)輸出。

在muser-i和muser-h陣列系統(tǒng)內(nèi)部，由數(shù)字相關(guān)接收機mdcr-i和mdcr-h各自獨立實現(xiàn)上述功能。因兩者系統(tǒng)構(gòu)架相似，這里僅描述mdcr-i的技術(shù)方案，明安圖射電日像儀的裝置組成如圖4所示，具體包括：

數(shù)字采集(dig)模塊輸入中頻模擬寬帶信號(帶寬400mhz)，輸出2-bit量化后的量化正交信號到相關(guān)處理模塊。dig模塊由6塊板卡組成，標(biāo)記為dig-1～dig-6，其中dig-6為備用板卡。每塊dig板卡有8個模擬中頻輸入通道，每個通接收道以1gsps采樣率對來自前端8路天線的模擬寬帶信號(50mhz～450mhz)進(jìn)行數(shù)字采樣，并將每路模擬寬帶信號進(jìn)行16通道的正交信道化，在得到基帶的正交信號(i，q)后，對其進(jìn)行2-bit量化，將2-bit量化后的正交基帶信號輸出到相關(guān)處理模塊。

相關(guān)處理(cor)模塊，輸入來自dig模塊的2-bit量化正交信號，進(jìn)行復(fù)相關(guān)運算，并輸出復(fù)相關(guān)運算結(jié)果到同步控制模塊。cor模塊由4塊板卡組成，標(biāo)記為cor-1～cor-4。每塊cor板卡使用32組信號線接收來自不同dig板卡量化后的正交基帶信號(輸入數(shù)據(jù)帶寬約為25.6gbps)，對不同天線相同基帶的量化正交信號進(jìn)行復(fù)相關(guān)運算，并將復(fù)相關(guān)結(jié)果通過4組信號線輸出(輸出數(shù)據(jù)帶寬約為64mbps)。

同步控制(syn)模塊，用于控制dig模塊和cor模塊的輸入/輸出，主要有三個功能：1、為dig模塊和cor模塊提供系統(tǒng)時鐘和時序信號；2、向dig模塊和cor模塊傳輸系統(tǒng)控制信號和系統(tǒng)參數(shù)(如延時補償和相位補償)；3、接收來自cor模塊的復(fù)相關(guān)結(jié)果、來自dig模塊的自相關(guān)結(jié)果、dig模塊和cor模塊的狀態(tài)信息數(shù)據(jù)，將其封包作為最終輸出發(fā)送到存儲模塊。

dig模塊、cor模塊和syn模塊提供數(shù)據(jù)交互通道通過數(shù)據(jù)通信(com)模塊實現(xiàn)。com模塊設(shè)計為帶有13個數(shù)據(jù)插槽的背板，主要功能是為8塊dig板卡、4塊cor板卡和1塊syn板卡之間的數(shù)據(jù)通信提供高速數(shù)據(jù)通道。在com模塊背板上，8塊dig板卡的插槽設(shè)計是統(tǒng)一對等的；4塊cor板卡的插槽設(shè)計是統(tǒng)一對等的。對等板卡之間可以互換數(shù)據(jù)插槽。

圖4中標(biāo)號①～⑥的信號描述如下：

①、天線到dig模塊的模擬信號，帶寬為400mhz；

②、syn模塊板卡到dig模塊板卡和cor模塊板卡的時鐘和時序控制信號；

③、dig模塊板卡輸出的2bit量化正交信號，作為cor模塊板卡的輸入；

④、syn模塊板卡到dig模塊板卡和cor模塊板卡的雙向數(shù)據(jù)總線，傳輸控制指令和返回的狀態(tài)信息；

⑤、cor模塊板卡輸出的相關(guān)結(jié)果數(shù)據(jù)，作為syn模塊板卡的數(shù)據(jù)輸入；

⑥、syn模塊板卡對復(fù)相關(guān)結(jié)果數(shù)據(jù)和其他系統(tǒng)信息進(jìn)行數(shù)據(jù)封包所輸出的數(shù)據(jù)幀，通過高速數(shù)據(jù)總線傳輸?shù)綌?shù)據(jù)存儲單元。

圖5是本實施例提出的寬帶多信道數(shù)字相關(guān)接收機的信號處理流程圖，主要描述了對來自單個天線的寬帶信號的處理：首先高速模數(shù)轉(zhuǎn)換器(adc，采樣率為1gsps)對400mhz帶寬的寬帶信號(50～450mhz)進(jìn)行采樣，采樣后的數(shù)字信號經(jīng)過延時調(diào)整后進(jìn)入到多相濾波器組pffb中，pffb對400mhz帶寬的數(shù)字信號進(jìn)行信道化，得到初始帶寬為25mhz，中心帶寬在50～450mhz內(nèi)均勻分布的16路正交基帶信號i、q。每路基帶信號經(jīng)過相位補償后再經(jīng)過級聯(lián)半帶濾波器組chbf，chbf對每路25mhz帶寬的基帶信號都輸出一系列以2倍帶寬下降的正交基帶信號：12.5mhz、6.25mhz、3.125mhz、1.5625mhz。這些不同帶寬的正交基帶信號再通過信道帶寬選擇器(channelbandwidthselector，cbs)，cbs將根據(jù)實際觀測需要，對所有信道輸出某個固定帶寬的基帶信號(默認(rèn)為25mhz)，之后量化器(two-bitquantizer，tq)對16信道固定帶寬的基帶信號進(jìn)行2-bit量化，輸出的2-bit正交基帶信號進(jìn)入復(fù)相關(guān)器(complexmultiplier-accumulator，cmac)，cmac計算不同天線相同基帶信道之間的復(fù)相關(guān)結(jié)果。另外，cbs輸出的正交基帶信號同時還進(jìn)入信道自相關(guān)器(channelauto-correlator，cac)，cac計算每個基帶信道的自相關(guān)(功率)結(jié)果。最終不同天線相同基帶信道的復(fù)相關(guān)結(jié)果和每個天線所有基帶信道的自相關(guān)結(jié)果作為主要數(shù)據(jù)，和其他參數(shù)共同封包(datapackager：dp)為輸出數(shù)據(jù)幀傳輸?shù)酱鎯卧?/p>

因此，mdcr進(jìn)行太陽射電成像所需相關(guān)數(shù)據(jù)的數(shù)字信號處理算法絕大部分都在dig模塊中實現(xiàn)，包括寬帶信號的多相濾波信道化(pffb)、信道選擇設(shè)置(chbf&cbs)、2-bit量化(tq)和信道自相關(guān)(cac)，cor模塊主要實現(xiàn)的是對2-bit量化后的正交基帶信號進(jìn)行復(fù)相關(guān)運算(cmac)。

其中，dig模塊的每塊板卡都具有完全相同的結(jié)構(gòu)和元器件組成。高速數(shù)字采集模塊的功能由e2v公司生產(chǎn)的ev10aq190實現(xiàn)。單片ev10aq190包括4個通道，單通道采樣速率可達(dá)1.25gsps，量化位寬為10bits；延遲調(diào)整和相位補償功能、pffb、chbf、cbs、quantizer和cac等功能在altera公司生產(chǎn)的高性能fpga-stratixiiiep3s260內(nèi)編程實現(xiàn)。

具體的，前端模擬寬帶信號(50mhz～450mhz)在經(jīng)過高速數(shù)字采集和通過pffb后變?yōu)?6路帶寬為25mhz的數(shù)字正交基帶信號；進(jìn)一步每路基帶信號通過chbf后根據(jù)不同抽頭，可分別獲得帶寬為12.5mhz、6.25mhz、3.125mhz和1.5625mhz的寬帶信號。以1.5625mhz的寬帶信號為例，在400mhz帶寬內(nèi)共有256個中心頻點。在帶寬選擇時可以根據(jù)環(huán)境無線電干擾監(jiān)測結(jié)果來選擇無干擾的中心頻點所在信道進(jìn)行輸出和后續(xù)量化相關(guān)處理，這樣可以將外界無線電干擾的影響降至最低。

如圖6所示，是本實施例中dig模塊數(shù)字采集板卡的電路板布局圖，從圖6可以看出，每塊數(shù)字采集板卡包括兩片atmele2v10aq190高速數(shù)字采集芯片和兩片alterastratixiiie260可編程邏輯芯片。其中每片atmel完成4路模擬寬帶信號的數(shù)字采集；alterastratixiii實現(xiàn)對數(shù)字信號的信道化、帶寬選擇和2-bit正交量化處理。整塊采集卡實現(xiàn)對8路模擬寬帶信號的數(shù)字采集和信道化處理。

圖7是本實施例提出的寬帶多信道數(shù)字相關(guān)接收機，在19英寸機柜內(nèi)的安裝集成示意圖，如圖所示：數(shù)字相關(guān)接收機位于機柜上方，包括dig模塊、syn模塊和cor模塊在內(nèi)的所有板卡通過vpx插槽連接到通信主板上，安裝在14u的機箱內(nèi)。數(shù)字接收處理單元頂部空間安裝四個風(fēng)扇盤以便散熱，為增加散熱效率，底部預(yù)留出風(fēng)扇盤安裝空間。數(shù)字單元存儲服務(wù)器和存儲陣列位于19英寸機柜的中部(尺寸3u)和下部(尺寸16u)，通過光纖和數(shù)字接收處理單元模塊連接。

以上所述的具體實施例，對本發(fā)明的目的、技術(shù)方案和有益效果進(jìn)行了進(jìn)一步詳細(xì)說明，應(yīng)理解的是，以上所述僅為本發(fā)明的具體實施例而已，并不用于限制本發(fā)明，凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)，所做的任何修改、等同替換、改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護范圍之內(nèi)。