Система регистрации космического радиоизлучения в спектральных линиях на основе быстродействующего БПФ-спектрометра

• Автор: Гренков, Сергей Александрович
• Шифр специальности: 01.03.02
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2009
• Место защиты: Санкт-Петербург
• Количество страниц: 148 с. : ил.

ОГЛАВЛЕНИЕ

Список принятых сокращений и обозначений

Введение
Глава 1. Анализ состояния работ по регистрации спектров космического радиоизлучения и постановка задач исследований

1.1. Сравнительная оценка современных систем регистрации спектров

1.2. Выводы и постановка задач исследований

Глава 2. Исследование основных характеристик системы регистрации спектров с БПФ-спектрометром

2.1. Чувствительность системы регистрации с БПФ-спектрометром и точность измерений

2.2. Влияние параметров вычислительного устройства на время эффективного накопления
2.3. Выводы
Глава 3. Исследование и разработка системы регистрации с БПФ-спектрометром при бездетекторном методе калибровки
3.1. Исследование быстродействия системы регистрации с БПФ-спектрометром
3.2. Разработка программного обеспечения для системы регистрации с БПФ-спектрометром при бездетекторном способе калибровки
3.3. Экспериментальное исследование системы регистрации с БПФ-спектрометром при бездетекторном способе калибровки
3.4. Выводы
Глава 4. Исследование и разработка быстродействующего специализированного БПФ-спектрометра на ПЛИС
4.1. Выбор элементной базы и направления проектирования специализированного спектрометра системы регистрации излучений в спектральных линиях
4.2. Принципы проектирования БПФ-спектрометра на ПЛИС
4.3. Выбор АЦП для высокоскоростного БПФ-спектрометра на ПЛИС
4.4. Выбор ПЛИС для высокоскоростного БПФ-спектрометра
4.5. Разработка цифрового узла преобразования сигналов для БПФ-спектрометра на ПЛИС
4.6. Разработка быстродействующей системы регистрации со спектрометром на ПЛИС
4.7.Экспериментальное исследование спектрометра на ПЛИС
4.8. Выводы
Глава 5. Исследование системы регистрации излучения в спектральных линиях в обсерватории «Светлое»
5.1. Цели наблюдений и условия их проведения
5.2. Проверка работоспособности системы регистрации и возможности одновременной регистрации спектра в двух поляризациях
5.3. Экспериментальная оценка точности измерений параметров спектра
5.4. Исследование быстродействия БПФ-спектрометра и оценка возможности сокращения времени наблюдения
5.5. Исследование помех в обсерватории «Светлое» с помощью разработанной системы
5.6. Выводы
Заключение
Литература

Приложение. Акт внедрения результатов диссертации в обсерватории

Список принятых сокращений и обозначений
Сокращения АКФ - автокорреляционная функция;
АЦП — аналого-цифровой преобразователь напряжения;
АЧХ - амплитудно-частотная характеристика;
БИС - большая интегральная схема;
БПФ - быстрое преобразование Фурье;
ГШ — генератор шума;
ГШК - калиброванный генератор шума;
ДМВ - дециметровый диапазон волн;
ДН - дифференциальная нелинейность;
ИН - интегральная нелинейность;
КИП - коэффициент использования поверхности;
ЛКП - левая круговая поляризация;
ЛЭ — логический элемент;
МЗР - младший значащий разряд;
МСП - местный стандарт покоя;
ОЗУ - оперативное запоминающее устройство;
ПЗУ - постоянное запоминающее устройство;
ПКП - правая круговая поляризация;
ПЛИС - программируемые логические интегральные схемы;
ПО - программное обеспечение;
ПЧ - промежуточная частота;
РПУ - радиоастрономическое приемное устройство;
PC ДБ — радиоинтерферометрия со сверхдлинными базами;
САПР - система автоматизированного проектирования;
СКО - среднеквадратическое отклонение;
СМВ - сантиметровый диапазон волн;
СПС - система преобразования сигналов;
УПТ - усилитель постоянного тока;
частотного разрешения А/. Введя коэффициент а=ґсч/ґц=1/(А/?ц)<1, формулы (2.10) и (2.11) можно переписать как
а™ = Тс д/2/а АД, , (2.12)
5гл=(1/?,) л/2/аДЛ. (2.13)
Чем меньше величина а, тем ниже точность измерений (больше СКО а/і,) при заданном времени наблюдения. Эффективность системы регистрации с конкретным-БПФ-спектрометром можно оценить отношением /?Цн)=Ст*((Гн)/Тс, которое характеризует степень уменьшения флюктуаций спектра при накоплении (рис. 2.1).
Это связано с тем, что вычислительное устройство за время считывания пакета выборок сигнала не успевает вычислить спектр по предыдущему пакету. Поэтому после набора пакета выборок объемом 2N считывание сигнала прерывается до тех пор, пока не закончится цикл вычисления спектра, после чего набирается новый пакет выборок. В следствии этого теряется часть времени наблюдения источника сигнала. Предельные