基于Roach II的數字頻譜儀開發設計*

劉 曄，劉 奇，李 健，王 玥

(1.中國科學院新疆天文臺，新疆 烏魯木齊 830011；2.新疆微波技術重點實驗室，新疆 烏魯木齊 830011)

隨著科學技術的不斷發展，頻率資源使用率越來越高，10 MHz～2 GHz頻段廣泛應用于商用設備、通訊設備、廣播電視、航空導航、公共安全等，使該頻段的電磁環境異常復雜。由于射電天文業務具有高靈敏度和較寬工作頻率范圍的特點，因此，射頻干擾對射電望遠鏡觀測的影響越來越大，如寬帶、瞬態信號尤其是周期性瞬態信號對脈沖星觀測、快速射電暴(Fast Radio Burst, FRB)實時搜尋觀測的影響較大。同樣，寬帶、瞬態干擾源對連續譜觀測也有較大的影響，原因是寬帶、瞬態干擾導致帶寬內總的積分功率相對較高。因此，如何捕捉寬帶、瞬態信號在射電天文觀測中顯得十分重要，只有捕捉并消除這些寬帶、瞬態信號才能保證射電天文的高效科學產出。

為緩解射頻干擾(Radio Frequency Interference, RFI)對天文觀測造成的影響，工程師在無線電寧靜區建設、電磁干擾監測、干擾信號捕捉、頻譜分析等方面投入大量精力。美國100 m綠岸射電望遠鏡(Green Bank Telescope, GBT)將兩套射頻干擾監測系統安裝于臺站內，其中，饋源臂附近的射頻干擾監測系統運用與接收機相同的本振信號進行降頻處理，并使用2 × 40 MHz寬帶快速傅里葉變換(Fast Fourier Transform, FFT)頻譜儀，測試速度快且靈敏度高，能夠對臺站射頻干擾進行有效的監測[1]。荷蘭韋斯特博克綜合射電望遠鏡(Westerberg Synthesis Radio Telescope, WSRT)觀測站開發了頻譜監測系統，頻率范圍為20～3 000 MHz，將控制和數據分析集成于一體，實現了數據存儲、分析、搜尋、成圖等電波環境監測系統[2-3]。……