[发明专利]宽带多信道数字相关接收机及接收方法

说明书

技术领域

本发明涉及射电观测技术领域，更具体地涉及一种宽带多信道数字相关接收机及接收方法。

背景技术

射电波段的观测是研究天体(包括太阳、地球、行星及太阳系外天体)的一个十分重要的手段，称为射电观测。因为射电辐射反映出辐射体重要的特性和状态。不同波段的射电波反映出不同的特性和状态，其辐射频率与环境参数密切相关。因而根据某一频率上射电辐射的观测研究，可以推出源区的电子密度或磁场等物理信息。

在太阳物理领域，射电观测可以提供从太阳色球到日地空间广阔区域中、有关等离子体和高能粒子动力学行为等信息，这是其他手段所不具备的。因此，射电观测是研究太阳剧烈活动最重要的探测手段。多波段宽带频谱射电观测得到的各种频谱精细结构，可以提供关于太阳日冕磁场、能量释放机制、高能粒子的产生和传播、以及相应的辐射机制等方面的丰富信息。由于太阳爆发活动初始能量释放区附近空间的辐射主要发生在厘米～分米波段。而在此区域，厘米～分米波段成像观测的缺失将严重制约探索太阳剧烈活动的起源和发生发展规律，并限制对太阳活动以及对人类影响的研究和预报能力。因此，研制在厘米～分米波段的射电宽带日像仪就显得格外重要。

到目前为止，太阳射电成像观测主要集中于高时间分辨的频谱流量观测和少数几个频点上：如日本野边山日像仪(Nobeyama Radio Heliograph，NoRH)在17GHz和34GHz 2个频点上观测；法国南茜日像仪(Nancay Radio Heliograph，NRH)在150～450MHz之间的5个频点上观测；俄罗斯伊尔库茨克太阳射电望远镜(Siberian Solar Radio Telescope，SSRT)在5.7GHz单个频点上观测。

NoRH和NRH均基于综合孔径原理的干涉成像技术(SSRT目前正在根据综合孔径成像技术进行设备改造)对太阳进行射电成像观测。一般而言，基于综合孔径成像的日像仪由天线阵列、模拟接收单元和数字相关接收机组成。其中数字相关接收机在日像仪中扮演着核心角色：对模拟接收单元输出的中频信号进行采集、滤波、预处理、量化和复相关运算。

如图1和2均为NoRH数字相关接收机的整体结构框图，分别对应数字采集量化部分和复相关部分。但是，上述现有技术仍然存在如下技术缺陷：

1、NoRH和NRH的数字相关接收机由于技术构架的限制，无法做到多频率通道灵活观测。如NoRH观测频率仅为17GHz和34GHz，NRH的观测频率只是150MHz～450MHz带宽内的5个频点；

2、由于NoRH和NRH在复相关运算之前采用1bit量化，相关输出的灵敏度不高，在满足Nyquist采样率的情况下仅为无量化相关灵敏度的63.7％。

发明内容

基于以上问题，本发明的目的在于提出一种宽带多信道数字相关接收机及接收方法，用于解决上述技术问题中的至少之一。

为了实现上述目的，作为本发明的一个方面，本发明提供一种宽带多信道数字相关接收机，包括：

数字采集模块，用于输入来自射电成像观测采集的中频模拟宽带信号，并对中频模拟宽带信号进行多相滤波信道化处理和量化处理，得到一量化正交信号；

相关处理模块，用于接收数字采集模块输出的量化正交信号，并对量化正交信号进行复相关运算得到一复相关结果；

同步控制模块，用于接收数字采集模块和相关处理模块的状态信号及复相关结果，并将接收的状态信号和复相关结果打包后输出。

进一步地，上述数字采集模块具有多个中频输入通道，用于输入来自射电成像观测采集的多个天线的中频模拟宽带信号。

进一步地，上述多相滤波信道化通过多相滤波器组和级联半带滤波器组完成，多相滤波器组用于将中频模拟宽带信号进行信道化，得到正交基带信号；级联半带滤波器组用于将正交基带信号转换为一系列以2倍带宽下降的正交基带信号。

进一步地，上述正交基带信号经过量化处理后得到量化正交信号。

进一步地，对上述中频模拟宽带信号进行的处理还包括：信道选择设置，用于根据观测需要，对多信道输出某个固定带宽的正交基带信号。

进一步地，对上述中频模拟宽带信号进行的处理还包括自相关处理，数字采集模块对中频模拟宽带信号依次进行多相滤波通道化、信道选择设置和信道自相关处理后，得到一自相关信号；同步控制模块还用于接收自相关信号，并将自相关信号一并打包后输出。

进一步地，上述量化为2-bit量化处理。