[发明专利]一种SKA低频孔径阵列的数字阵列子阵处理模块

说明书

本发明公开了一种SKA低频孔径阵列的数字阵列子阵处理模块，所述接收一层和接收二层分别包括依次传输信号的光电转换电路、补偿放大电路、开关滤波电路和数控衰减电路，所述信号处理分系统包括数字层，所述数字层包括依次传输信号的模数转换电路、数字信号处理电路、频率源电路和DC/DC电源，所述模数转换电路连接数控衰减电路，所述接收一层、接收二层和数字层构成三层结构。本发明的SKA低频孔径阵列CTPM将32个通道一体化设计，构成SKA低频射电望远镜的一个基本单元，将SKA低频孔径阵列16个双极化天线单元接收到的电磁信号无失真放大、数字化并实现数字波束形成功能，最终将数字波束形成结果输出至SKA低频射电望远镜后续环节。

技术领域

本发明涉及有源电扫相控阵技术领域，尤其涉及的是一种SKA低频孔径阵列的数字阵列子阵处理模块。

背景技术

SKA是超大天文望远镜网络，射电天文技术得到二战时期雷达技术发展的推动，建设了大量单口径抛物面射电天文装置。随着半导体技术不断发展，雷达技术从无源阵列演变为有源阵列，再到现在的数字阵列，体系不断重构与演进，形态发生了变化，推动了数字阵列体制射电天文装置的发展，其核心内涵是在数字与实现波束形成，其基本原理是将天线接收到的电磁信号数字化后，在数字域进行幅相加权，数字阵列体制射电望远镜具有幅相控制精度高、可全空域形成同时多波束、自适应零点形成等特点，而且在系统技术上，数字阵列体制射电望远镜具有巡天速度快、波束指向精度高、抗干扰性能强等特点，成为射电天文装置重要的发展方向。

如图1所示为传统常规射电天文装置组成框图，所述常规射电天文装置只有一个波束，通过机械转动改变波束指向，图中A为接收放大，B为数字化和延时补偿处理，C为相关处理包括校正，划分网格，傅里叶变换，最终得到天空图像。

发明内容

本发明所要解决的技术问题在于：现有射电天文装置只有一个波束，提供了一种SKA低频孔径阵列的数字阵列子阵处理模块。

本发明是通过以下技术方案解决上述技术问题的，本发明一种SKA低频孔径阵列的CTPM(China Tile Processing Module，中国数字阵列子阵处理模块)包括接收分系统和信号处理分系统；所述接收分系统包括结构相同的接收一层和接收二层，所述接收一层和接收二层分别包括依次传输信号的光电转换电路、补偿放大电路、开关滤波电路和数控衰减电路，所述信号处理分系统包括数字层，所述数字层包括依次传输信号的模数转换电路、数字信号处理电路、频率源电路和DC/DC电源，所述模数转换电路连接数控衰减电路，所述接收一层、接收二层和数字层构成三层结构。

所述接收分系统包括32路接收通道，所述接收一层和接收二层分别包括16路接收通道，所述接收一层和接收二层分别接收SKA低频孔径阵列一个子阵接收到的一个极化方向上的电磁信号，SKA低频孔径阵列的一个极化方向上的电磁信号包括16路信号。

所述接收一层和接收二层分别通过1个MPO光连接器连接16路信号。

所述MPO光连接器将SKA低频孔径阵列子阵传输的微弱射频光信号输入光电转换电路，将其转变为射频信号。

所述补偿放大电路对输入的射频信号进行补偿放大，送入开关滤波电路。

所述开关滤波电路根据系统要求进行切换，对输入的射频信号进行带通滤波，并将滤波后的信号送入数控衰减电路。

所述数控衰减电路根据系统要求将输入的射频信号进行幅度衰减，送入模数转换电路。

所述信号处理分系统对接收分系统输出的32路射频信号进行模数转换并传输到数字信号处理电路中，在数字信号处理电路中完成延长补偿、信道化、数字波束形成。

所述数字信号处理电路将所得数字波束形成结果和上一个子阵的数字波束形成结果相加，将相加结果在数字信号处理电路间传输，输出子阵数字波束形成相加得到站波束形成并传输至下一个环节。