太阳与行星际射电频谱分析仪的研制

论文摘要

本文阐述了射电频谱分析仪的工作原理和基本结构,分析了各部分的主要工作原理,并对频谱分析仪的主要技术指标——灵敏度、动态范围、射电频谱分析仪的定标方法进行了比较详细的说明,对按照方案进行的设计进行了详细的描述,并列出了部分实验数据。 本文涉及的射电频谱分析仪与一般意义上的频谱仪有所不同,它没有显示的要求,但对灵敏度、动态范围、数据采集速度等方面的要求很高。 为了获得高的灵敏度,本设计采用了噪声系数很低的前置放大器,并进行了可靠的接地、屏蔽等处理。信号通路的各部分均具有足够的动态范围。射电频谱分析仪采用超外差的接收方式,为了获得较高的扫频速度,采用直接频率合成技术获得可控扫频频率源作为本振。检波采用平方律检波器,只有在采用平方律检波器的前提下,接收记录与射电流量密度之间的线性关系才存在。经过合理的电路设计和调试,得到了很好的结果。

论文目录

• 1 绪论
• 1.1 谱线测量的概况及意义
• 1.2 射电谱线测量的设备要求
• 1.3 课题背景
• 1.4 论文组织
• 2 射电频谱仪
• 2.1 射电频谱仪的分类
• 2.1.1 单通道扫描频谱仪
• 2.1.2 多通道滤波频谱仪
• 2.2 本课题所采用的方案
• 2.3 主要指标
• 2.3.1 频带宽度
• 2.3.2 频率分辨力
• 2.3.3 灵敏度
• 2.3.4 动态范围
• 3 噪声系数和灵敏度
• 3.1 接收机的噪声
• 3.1.1 电阻热噪声
• 3.1.2 额定噪声功率
• 3.1.3 天线噪声
• 3.1.4 噪声带宽
• 3.2 噪声系数和噪声温度
• 3.2.1 噪声系数
• 3.2.2 等效噪声温度
• 3.2.3 相对噪声温度—信噪比
• 3.3 级联电路的噪声系数
• 3.4 接收机灵敏度
• 4 天体射电的绝对定标
• 4.1 基本原理
• 4.2 接收机的校正和稳定性
• 4.3 噪声功率标准
• 4.4 射电流量测量
• 5 直接数字频率合成技术
• 5.1 DDS基本原理及性能特
• 5.1.1 DDS的基本原理
• 5.1.2 DDS的性能特点
• 5.1.3 DDS的局限性
• 5.2 实现的技术方案
• 6 设计与实现
• 6.1 仪器组成
• 6.2 工作过程
• 6.3 仪器指标分配
• 6.3.1 通道
• 6.3.2 动态范围
• 6.3.3 灵敏度
• 6.3.4 幅频特性
• 6.4 具体指标
• 6.4.1 天馈低噪声放大部分
• 6.4.2 中频变换部分
• 6.4.3 检波视放部分
• 6.4.4 数据采集、处理和控制部分
• 6.5 仪器定标
• 6.6 硬件设计
• 6.6.1 电路设计
• 6.6.2 结构设计
• 6.7 软件设计
• 6.7.1 校准软件
• 6.7.2 数据采集软件
• 6.7.3 数据文件格式说明
• 6.7.4 工作流程
• 7 主要性能测试
• 7.1 开关测试
• 7.2 噪声系数测试
• 7.3 信号通道幅频特性测试
• 7.4 信号通道动态范围测试
• 7.5 检波器测试
• 7.6 视频放大电路测试
• 结束语
• 致谢
• 参考文献