Разработка и создание цифрового спектрального анализатора для повышения качества радиоизображений сибирского солнечного радиотелескопа

• Автор: Губин, Алексей Владимирович
• Шифр специальности: 01.04.01
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2012
• Место защиты: Иркутск
• Количество страниц: 120 с. : ил.

Содержание

Список основных сокращений и обозначений

Введение

Глава 1. Обзор современных радиотелескопов и методов измерения

спектра

1.1. Измерение спектра мощности

1.2. Общая характеристика ССРТ

1.3. Радиотелескопы, использующие корреляторы (NoRH,

ALMA, VLA, VLB A, LoFAR)

1.4. Выбор между программируемыми логическими интегральными схемами и сигнальными процессорами
1.5. Выбор между спектральным коррелятором и БПФ
1.6. Выводы
Глава 2. Реализация системы с процессором NIOSII
2.1. Архитектура NIOS II и Avalon
2.1.1. Шина Авалон
2.1.2. Передача данных по шине
2.1.3. Процессор Nios II
2.2. Система с процессором Nios II
2.3. Внешние устройства
2.3.1. Внешние устройства внутри системного модуля
2.3.2. Внешние устройства вне системного модуля
2.4. Средства разработки
2.4.1. Программное обеспечение Quartus
2.4.2. Программное обеспечение SOPC builder
2.5. Выводы
Глава 3. Цифровой спектральный анализатор
3.1. Структура спектрального анализатора

3.1.1. Аналоговая часть
3.1.2. Аналого-цифровой преобразователь
3.1.3. Цифровая часть спектрального анализатора
3.3. Тактирование спектрального анализатора
3.4. Отладочный набор IV вХ БРвА
3.5. Реализация коррелятора
3.5.1. Демультиплексирование
3.5.2.1Р-ядро коррелятора
3.5.3. Операционная система цС/ОБ-И
3.6. Программное обеспечение
3.7. Выводы
Глава 4. Наблюдения и результаты
4.1. Характеристики цифрового спектрального анализатора
4.2. Данные СОРТ
4.2.1 Методы обработки двумерных изображений
4.2.2 Формат данных
4.3. Преимущества и недостатки, сравнение с АОП
4.4. Развитие и возможности цифровой приемно-регистри-
рующей системы
4.5. О применении спектрального анализатора
4.6. Выводы
Заключение
Литература
Приложение
Приложение
Приложение

Список основных сокращений и обозначений
АОД - акустооптический дефлектор
АОП - акустооптический приемник
АСУ - автоматизированная система управления
АЧХ - амплитудно-частотная характеристика
АЦП - аналого-цифровой преобразователь
АЭ - антенный элемент
БПФ - быстрое преобразование Фурье
БУК - блок управления и контроля
ВЗ - Восток - Запад
ДН - диаграмма направленности
ДПФ - дискретное преобразование Фурье
ИС - интегральная схема
КИХ - фильтр с конечной импульсной характеристикой КТИ НП СО РАН - Конструкторско-технологический институт научного приборостроения Сибирского отделения Российской академии наук ЛЕ - логический элемент ОЗУ - оперативная память ПЗС - прибор с зарядовой связью ПЗУ - энергонезависимая память ПК - персональный компьютер
ПЛИС - программируемая логическая интегральная схема
ПЧ - промежуточная частота
ПЦОС - процессор цифровой обработки сигналов
СП - сигнальный процессор
ССРТ - сибирский солнечный радиотелескоп
СЮ - Север
УПЧ - усилитель промежуточной частоты

Рис. 1.9 Структура коррелятора ALMA
1.4 Выбор между программируемыми логическими интегральными схемами и цифровыми сигнальными процессорами
Цифровая обработка сигнала (ЦОС) - один из основных и самых востребованных инструментов инженерии на сегодняшний день. ЦОС применяется во многих сферах нашей повседневной жизни: сотовая связь, ОРЯ-системы, проводные и беспроводные устройства связи и передачи информации и многое другое. Изначально вся обработка сигналов производилась в аналоговой форме, однако в наши дни большинство из них перешли в дискретную форму, что связано с более широкими возможностями применения математического аппарата, помехоустойчивостью и т.д.
Одним из основных направлений применения средств цифровой обработки сигналов является радиоастрономия, где требуется корреляционный анализ данных в широкой полосе частот. В основе корреляции лежат две математических операции: умножение и сложение, которые успешно реализованы в ЦОС - устройствах. Первым критерием при выборе устройства ЦОС является количество таких операций, а вторым скорость их выполнения, т.к.