Точная радиоастрономия на частоте 100 МГц с прямой радиочастотной оцифровкой на GaGe RazorMax

Информационный документ:Дизайн

СПОНСОР:

В этих указаниях по применению описывается, как прямая радиочастотная оцифровка позволяет точно измерять чрезвычайно слабые радиоастрономические сигналы с частотой около 100 МГц. Традиционные архитектуры понижающего преобразования добавляют шум, фазовые искажения и сложность калибровки, в то время как прямая оцифровка сохраняет целостность сигнала. Используя 16-битный дигитайзер GaGe RazorMax PCIe с частотой 500 Мвыб/с и широкой аналоговой полосой пропускания, система фиксирует маломощные космические излучения с высоким динамическим диапазоном и частотным разрешением. Непрерывная потоковая передача с высокой пропускной способностью поддерживает многодневный сбор данных, а обработка БПФ с ускорением на графическом процессоре обеспечивает спектральный анализ в реальном времени и долгосрочное усреднение. Результатом является масштабируемая и экономичная платформа для радиоастрономии и других приложений научных измерений со слабым сигналом и высокой скоростью передачи данных.

У вас нет учетной записи?

Обзор

В этом примечании по применению от Vitrek подробно описано использование их высокоскоростного дигитайзера GaGe RazorMax для расширенных радиоастрономических измерений с упором на захват слабых космических сигналов на частоте около 100 МГц. Радиоастрономия требует высокочувствительных систем сбора данных, способных обрабатывать электромагнитные излучения чрезвычайно малой мощности в условиях широкополосного шума. В документе описывается применение, в котором клиент контролирует астрономическое радиочастотное излучение в диапазоне около 100 МГц, типичное для далеких космических источников, и обсуждается, как дигитайзер RazorMax отвечает строгим требованиям к динамическому диапазону, шумовым характеристикам, частотному разрешению и долгосрочной стабильности.

В отличие от высокочастотных систем, в которых используются сложные этапы преобразования с понижением частоты, это приложение выигрывает от прямой радиочастотной оцифровки, обеспечиваемой скромной полосой частот значительно ниже 300 МГц. Прямая оцифровка позволяет избежать дополнительного шума, фазовых искажений и проблем с калибровкой, вызванных смесителями, сохраняя целостность сигнала. Дигитайзер RazorMax CompuScope 16502 PCIe обеспечивает максимальную частоту дискретизации 500 MS/s, разрешение по вертикали 16 бит и полосу пропускания аналогового входа 300 МГц, обеспечивая комфортный захват сигналов с минимальным затуханием и превосходной точностью амплитуды.

16-битный АЦП обеспечивает теоретическое соотношение сигнал/шум квантования ~98 дБ, что позволяет обнаруживать очень слабые спектральные характеристики без ограничения более сильных сигналов, что имеет решающее значение для точного долговременного спектрального интегрирования и усреднения. Фильтры сглаживания во внешнем интерфейсе уменьшают внеполосный шум и предотвращают наложение спектров, обеспечивая качество данных и линейность системы.

Полученные потоки данных передаются со скоростью до 1 ГБ/с на канал (два канала производят до 2 ГБ/с) через интерфейс PCIe Gen3 x8, обеспечивающий устойчивую пропускную способность>4 ГБ/с. Непрерывная потоковая передача данных без потерь обеспечивает возможность непрерывного сбора данных в течение нескольких дней, что необходимо для значимых астрономических исследований. Цифровая обработка сигналов в реальном времени (DSP) использует высокопроизводительные процессоры и несколько ускорителей графического процессора для выполнения плотного спектрального анализа БПФ в микросекундном масштабе в реальном времени. Это дает тысячи спектральных кадров в секунду, которые усредняются и анализируются для извлечения пиковых частот, характеристики широкополосного фона и отслеживания временной спектральной изменчивости.

Этот подход обеспечивает масштабируемую, экономичную радиоастрономическую платформу с превосходным динамическим диапазоном, спектральным разрешением и непрерывной работой без пропусков в данных. Принципы прямой оцифровки, широкого динамического диапазона, детерминированной передачи данных и цифровой обработки сигналов с графическим процессором применимы и к другим научным областям, требующим обнаружения слабых сигналов на высоких скоростях передачи данных. По мере развития цифровых технологий и вычислительных технологий такие архитектуры прямого радиочастотного сбора данных могут стать основой измерительных систем следующего поколения.

Для получения более подробной информации посетите сайт Vitrek.