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6cm观测系统

  新疆天文台6cm观测系统于20048月份在南山25米射电望远镜安装调试成功,并于当年9月开始投入观测。该系统由中、德工程师共同在德国马普射电所完成研制,整个系统包括馈源喇叭、接收机、偏振计、压频转换器、后端和控制计算机。后端和控制计算机安放在观测室内,其余设备(即前端)安装在天线高频仓内。该系统除了可以开展单天线观测(如总流量、偏振流量以及成图观测)外,还可以用来进行VLBI观测,本章只介绍单天线观测的操作方法,有关利用该系统进行VLBI观测的内容详见其他章节。

  下面我们按照信号接收的过程简单描述一下6cm接收系统。副焦面上的喇叭馈源接收的射电信号经过正交转换器变成左旋圆偏振分量(LCP)和右旋圆偏振分量(RCP)。这两路信号分别经过两个致冷的HEMT前置放大器放大,成为射频信号。正交转换器和前置放大器均放在杜瓦中,杜瓦的温度维持在15K以下(见图10.1)。两路射频信号(4.5 GHz-5.1 GHz)与本振7360 MHz)混频后变成中频信号(2.26 GHz-2.86 GHz)。两路中频信号在分别经过功分器后,一路RCP信号和一路LCP信号再经过检波生成RR*LL*(或称为TP ATP B),另外一路RCP信号和一路LCP信号经过偏振计,得到相关量UQ,也称为sinABcosAB

  为了监测系统增益漂移和仪器偏振的椭圆性,由噪声二极管产生的非常稳定的参考信号周期性地注入到前端,通过监测参考信号来确定系统漂移。由于参考信号是完全线偏振的,所以参考信号的偏振位置角可以用来校正仪器的椭圆性。

  参考信号及其180度的相位差都可以方便地在观测室直接通过硬件或者软件设置。现在的设置是每隔64毫秒注入1.7K的参考信号,参考信号持续64毫秒,每隔32毫秒加上180度的相位差,持续32毫秒。这样在128毫秒内就可以实现参考信号和相位差的四种组合。这128毫秒的时间间隔称为一个调制循环(modulation cycle),每个循环中的四个32毫秒称为四个调制相位(modulation phase)

   

  10.1 6cm观测系统结构图 

  在经过总功率检波和偏振计后,接收机实际上输出四个通道的信号,两路总强度信号(TP ATP B)和两路偏振信号(sinABcosAB),见图10.1。中频信号在经过压频转换器后被输送到观测室的后端。我们使用的后端是马普所研制的数字便携式后端,每隔32毫秒(即每个调制阶段或采样时间)把传到观测室的频率信号解码,重新得到四个通道的强度信号,并把强度信号通过网线使用TCP/IP协议传送到我们的linux控制计算机上存储下来。 

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