新疆奇台110米射电望远镜（简称QTT）已于2022年在奇台天文观测站正式动工，建成后将成为世界最大、精度最高的全向可动射电望远镜。为全面提升望远镜的探测能力，及尽可能覆盖较宽的观测频段，QTT将采用超宽带信号接收系统。超宽带系统通过增加带宽提升望远镜的观测灵敏度，但与此同时，带宽的增加对信号采集、传输和处理带来较大挑战。此外，超带宽也将汇入更多的电磁干扰信号，需要新的方法来应对。

　　新疆天文台QTT项目信号接收与处理团队研发了一种新型的超宽带信号采集与处理实验系统，它采用高性能、低功耗的RFSoC（射频片上系统）电路在接收机端直接对射频信号进行采样，避免超宽带信号在模拟传输链路中受环境温度变化等影响而造成的信号相位和幅度波动。新的信号采集电路采用更高的量化精度以增加可接收信号的动态范围，从而避免强干扰造成的饱和。

　　为实现超宽带信号实时处理，研究人员将超宽带信号划分为多个数字子带，通过100 Gb高速数字光纤链路传输至远端的HPC（高性能计算机）集群进行处理，控制程序可根据观测带宽和计算复杂度配置投入的运算资源，系统灵活度高、可扩展性强。同时，每个HPC节点还能记录高速基带数据，便于原始天文信息捕捉以及自适应RFI消除等功能拓展。

　　 　　

　　图1 超宽带信号采集与处理系统架构

　　为了检验该系统的实际观测效果，研究人员将其部署至南山26米射电望远镜并进行了脉冲星观测实验。实验采用L波段超宽带制冷接收机，采集并记录4个128MHz带宽的数字子带数据，然后将4个子带合并为单个512 MHz宽带信号，经过脉冲星消色散、折叠以及手动RFI标记处理后发现，合并后的脉冲星信噪比（451.6）明显优于未合并的单子带数据（96.2）（图2）。该工作为QTT多功能超宽带后端设计提供了一种高性能、灵活的解决方案。

   文章链接：Publications of the Astronomical Society of the Pacific (2023). DOI: 10.1088/1538-3873/ace12d

图2  脉冲星J0332+5434观测结果。(a)、(b)分别为单个子带和合并4个子带后的脉冲星处理结果。