QTT高精度位移促动器设计与测试

本文针对110 m口径全向可动射电望远镜的高精度位移促动器进行设计与测试研究.设计了采用步进电机、角度传感器、滚珠丝杠+蜗轮蜗杆的位移促动器方案.针对关键部件进行了详细设计和仿真分析,并对精度、电磁兼容性、环境适应性进行了专门设计.对促动器样机进行了精度测试,结果表明促动器定位精度小于15μm,满足设计精度要求.将促动器样机放置于新疆,进行了超过1年的实地环境适应性测试,在整个测试过程中,促动器样机运行可靠,未出现故障,满足环境适应性要求.     

大口径射电望远镜电磁兼容控制方法

大口径射电望远镜具有极高的系统灵敏度,其建设及运行过程将引入各类电子设备,电磁干扰的有效控制是射电望远镜科学产出的重要保证.本文结合射电天文台址电子设备电磁兼容性要求,分析了现有射电天文领域及其他领域电子设备的主要电磁兼容评估标准及存在的不足,考虑到工程实施的可行性,提出大口径射电望远镜电磁兼容控制方法,涉及台址电子设备所在位置干扰电平限值量化方法、电子设备电磁兼容测量方法和测量要求、屏蔽效能测量方法及测量要求、电子设备电磁兼容控制流程等.该电磁兼容控制方法计划应用于新疆奇台拟建的110 m全向可动射电望远镜(Qi Tai Radio Telescope, QTT),确保QTT拥有良好的电磁兼容性.     

基于数据拟合的宽带频谱窄带干扰提取方法

有效提取宽带频谱中窄带信号,统计和分析电波环境频谱中干扰信号特征,能为射电天文台站干扰源查找及干扰缓解策略提供重要支持。提出一种基于数据拟合的窄带干扰提取方法。首先,介绍了接收机中频频谱数据获取方法。基于中频频谱特征,采用多项式曲线、正弦曲线、高斯曲线对频谱数据进行拟合,分析了三种曲线拟合的残差平方和和相关系数,选用7级高斯曲线作为中频频谱的拟合曲线,基于拟合曲线设定干扰阈值,依据拟合曲线残差,提取宽带频谱中干扰信号;另外,采用7级高斯曲线对典型方向的8组频谱数据进行拟合处理及干扰信号提取,并对拟合结果的残差平方和和相关系数进行分析,验证了干扰提取方法的有效性。     

大口径射电望远镜天文观测与监控软件系统架构设计

奇台110 m口径全可动射电望远镜波段覆盖范围宽、科学目标广、配备设备种类多,在天文观测中不仅需要协调、控制和监视各类观测设备,还需要在高精度观测中实时校准和调整设备,所以天文观测与监控软件系统的顶层设计对实现科学观测尤为重要.随着望远镜设备增多,控制与监视的节点数增加,观测系统变得非常复杂,传统的集中式控制系统已不能满足系统要求.本文提出一种基于消息队列中间件ZeroMQ和序列化通信的天文观测与监控软件体系架构.该架构由用户交互系统、动态调度、协调中心、健康管理、数据处理、本地控制和硬件等系统组成.其中,协调中心作为软件系统的核心,以往大多数研究强调如何调度观测任务的序列而不是不同系统之间的任务调度.本文涉及的协调中心,通过任务管理、多线程和消息缓存等方法,使天文观测系统成为一个有机的整体.架构设计基于分布式设计模式,结合层次结构、设计模式和微服务设计思想,使系统具有更好的跨平台和自动化的性能要求.     

QTT台址自动化电波环境监测系统

拟建设的新疆奇台110 m全可动射电望远镜(Qi Tai Radio Telescope, QTT)具有极高的系统灵敏度,良好的无线电环境是QTT科学产出的重要保证.为确保QTT建设阶段台址各类电磁干扰的有效监测,开发了自动化、高可靠性电波环境监测系统,该系统开发依据需求分析,采用高紧凑性微波器件集成方案;系统性能实测结果表明6 GHz以下频段系统增益大于40 dB,噪声系数小于2 dB; 7 GHz以下频段测量不确定度小于1.49 dB.同时,该系统考虑了户外防护、防雷及电磁兼容设计,具有较高的可靠性.另外,开发了自动化电波环境测量及监控软件和基于HDF5的数据处理及成图软件,实现自动化频谱监测及高效数据处理及分析.     

3 m法电波暗室测量平台及其应用

围绕奇台110 m射电望远镜电磁兼容测量及电磁防护设计需求,建构了3 m法电波暗室测量平台,为大型射电望远镜电磁兼容性设计及其性能测量验证提供重要的数据支撑和技术支持.首先,阐述了3 m法电波暗室测量平台的组成、测量系统及相关设备性能参数、测量系统链路配置、测量方法等,具备屏蔽效能测试、辐射发射测量和辐射抗扰度测量能力,并分析了采用GJB 151B和GB/T 9254标准开展辐射发射测量结果的差异性.在此基础上,给出了该测量平台的实际应用考虑及应用实例,为国内大型射电望远镜电磁兼容设计提供重要技术支撑.