Das leistungsstärkste steuerbare 110-Meter-Radioteleskop der Welt, auch bekannt als QiTai Radio Telescope (QTT), wird vom Xinjiang Astronomical Observatory (XAO) der Chinesischen Akademie der Wissenschaften (CAS) über einen Zeitraum von sechs Jahren gebaut. Die Zeremonie begann am 21. September 2022.
QTT wird mit mehreren Ultrabreitband-Empfängern (UWB) ausgestattet sein, die die Beobachtungsempfindlichkeit des Teleskops durch Erhöhung der Bandbreite verbessern können. Allerdings stellt es auch Herausforderungen an die Signalerfassung, -übertragung und -verarbeitung. Darüber hinaus werden durch die größere Bandbreite mehr elektromagnetische Störsignale aufgenommen, was die Qualität der astronomischen Beobachtung beeinträchtigt und einen Sättigungseffekt im System verursacht.
Um Phasen- und Amplitudenschwankungen des UWB-Signals zu vermeiden, die durch Umgebungs- und Temperaturänderungen in der analogen Übertragungsverbindung verursacht werden, haben Forscher von das Hochfrequenzsignal auf der Empfängerseite. Darüber hinaus nutzt die neue Signalerfassungsschaltung eine höhere Quantisierungsgenauigkeit, um den Dynamikbereich des empfangenen Signals zu erhöhen und so eine durch starke Interferenzen verursachte Sättigung zu vermeiden.
Die Ergebnisse wurden veröffentlicht in Veröffentlichungen der Astronomical Society of the Pacific am 24. Juli.
Mit dem Ziel der Echtzeitverarbeitung von UWB-Signalen teilten die Forscher UWB-Signale in mehrere digitale Teilbänder auf, die über 100-Gb-Hochgeschwindigkeits-Digitalfaserverbindungen zur Verarbeitung an den entfernten Hochleistungscomputer-Cluster (HPC) übertragen werden.
Das vorgeschlagene System ist flexibler und erweiterbarer, und sein Steuerprogramm kann die beteiligten Rechenressourcen entsprechend der Beobachtungsbandbreite und der Rechenkomplexität konfigurieren. Darüber hinaus ist jeder HPC-Knoten mit NVMe-SSD-Karten für die Hochgeschwindigkeits-Basisband-Datenaufzeichnung konfiguriert, um die Erfassung roher astronomischer Informationen und die adaptive Beseitigung von Hochfrequenzstörungen zu ermöglichen.
Um den tatsächlichen Beobachtungseffekt des Systems zu überprüfen, setzten die Forscher es am 26-Meter-Radioteleskop Nanshan ein und führten Pulsarbeobachtungsexperimente durch. Sie fanden heraus, dass das Signal-Rausch-Verhältnis des bandverschmelzten Pulsars offensichtlich stärker ist als das der nicht verschmolzenen Einzel-Subband-Daten, was darauf hindeutet, dass das System wie erwartet funktioniert.
Mehr Informationen:
Xin Pei et al., QTT Ultra-Breitband-Signalerfassung und Basisband-Datenaufzeichnungssystemdesign basierend auf der RFSoC-Plattform, Veröffentlichungen der Astronomical Society of the Pacific (2023). DOI: 10.1088/1538-3873/ace12d