一种射电天文接收机噪声源的控制系统的制作方法
【技术领域】
[0001 ]本发明涉及一种射电天文接收机噪声源的控制系统。
【背景技术】
[0002]无线电电子学领域所说的噪声是指存在于器件、电路设备或通信信道中不带任何信息的不规则信号，通常称为电噪声，而产生噪声的源称其为噪声源。在射电天文观测中，一个射电源的流量强度有多大，必须有一个标准尺度来衡量，这个标准尺度一般采用噪声源，噪声源在作为观测用标准尺之前，自身也必须得到精确地测量，这一测量过程称为噪声源定标。定标的好坏直接影响到天文观测的结果，因此噪声源的定标非常重要。
[0003]本发明南山天文观测基地目前共有五个波段的接收机。由于我国在天文事业方面的技术还不是非常成熟，绝大部分接收机和终端都是由国外的天文研究机构研制。因为没有一个统一的规划，造成了不同终端和不同接收机对噪声源的控制方法不同，有的是差分信号控制，有的是电源控制，有的是晶体管-晶体管逻辑电平(TTL)信号控制。终端位于观测室，接收机在射电望远镜的高频仓内，它们之间距离约为100米。每一台接收机的噪声源控制线缆都是独立从高频仓铺设到观测室的，在一定程序上增加了线缆的数量。在每次观测之前需要专门的工程师去把相应的接收机的噪声源的控制线缆接到指定的终端上，在一定程度上增加了观测准备时间降低了观测效率，也增加了操作和维护难度。
[0004]中国发明专利201410587909.1《一种直接检波式辐射计自动测试设备》公开了对噪声源电源进行控制，而本发明采用的差分信号对噪声源中的微波开关进行控制，而非对噪声源电源直接进行控制，这样的好处在于噪声源一直处于上电状态，其噪声温度稳定性更好。
[0005]中国发明专利201410834232.7《基于Volterra滤波器的非线性窄带主动噪声控制方法》公开了基于Volterra滤波器的非线性窄带主动噪声控制方法，该方法中提到对噪声的消除，并会有残余噪声，而且没有说明噪声强度、频率是多少，本发明旨在对校准过的，具有固定频率和噪声温度(强度)的噪声源进行信号的通断控制，本发明中的噪声源对于不同波段的接收机其频率不同，噪声温度也是不同的，比如新疆天文台南山观测基地C波段的制冷接收机的噪声源频率只在4GHz-6GHz，噪声温度为1.7K，此噪声源关断时，衰减达到80dB以上。
【发明内容】
[0006]本发明目的在于，提供一种射电天文接收机噪声源的控制系统，该系统由地面单元和天线单元组成，位于观测室中的部分称之为地面单元，位于射电望远镜的高频仓中的部分称之为天线单元。地面单元其主要作用是将各个终端的噪声源控制信号进行统一转换-选择-转换，将其中一个终端的控制信号送入到天线单元。天线单元的作用是接收来自地面单元的差分信号，再经过转换-选择-转换，将此控制信号送给指定接收机的噪声源。本发明所述的系统采用的差分信号对噪声源中的微波开关进行控制，而非对噪声源电源直接进行控制，这样的好处在于噪声源一直处于上电状态，其噪声温度稳定性更好。
[0007]本发明所述的一种射电天文接收机噪声源的控制系统，该控制系统是由地面单元和天线单元两部分组成;其中地面单元是由信号接收器、第一数据选择器、第一差分信号驱动器、第一处理器、第一存储器、第一控制及指示和第一收发器组成；天线单元是由第二处理器、第二存储器、第二数据选择器、第二差分信号驱动器、差分信号接收器、第二控制及指示和第二收发器组成;在地面单元(1)中第一处理器(6)分别与信号接收器(4)、第一数据选择器(3)、第一差分信号驱动器(2)、第一存储器(9)、第一控制及指示(8)和第一收发器(7)连接，终端(5)与信号接收器(4)连接，信号接收器(4)与数据选择器(3)和差分信号驱动器
(2)串接;天线单元(11)中的第二处理器(16)分别与差分信号接收器(12)、第二数据选择器
(13)、第二差分信号驱动器(14)、第二收发器(17)、第二控制及指示(18)和第二存储器19连接，噪声源(15)与第二差分信号驱动器(14)、第二数据选择器(13)和差分信号接收器(12)串接，地面单元中(1)的第一差分信号驱动器(2)与天线单元(11)中的差分信号接收器(12)连接，地面单元中(1)的第一收发器(7)与天线单元(11)中的第二收发器(17)连接，并在第一收发器(7)与第二收发器(17)之间连接其他设备(10)，地面单元(1)接收各类终端(5)的控制信号，将控制信号通过信号接收器(4)进行转换，传送给天线单元(11);天线单元(11)接收到来自地面单元(1)的信号，将信号进行转换传送到目的接收机噪声源(15)，对噪声源
(15)进彳丁控制；
[0008]地面单元(1)中，在第一处理器(6)的控制下，信号接收器(4)接收来自终端(5)的信号，第一处理器(6)根据数据内容进行解析，由信号接收器(4)或第一处理器(6)产生一个TTL信号连接到第一数据选择器(3)上，然后再控制第一数据选择器(3)，再将通过第一数据选择器(3)的信号连接到第一差分信号驱动器(2)上，第一差分信号驱动器(2)转换成差分信号传送给天线单元(11)，信号接收器(4)为若干个不同类型的接收器，用以接收不同的信号。
[0009]天线单元(11)中差分信号接收器(12)接收来自地面单元(1)的信号，并转换成为TTL信号，输入到第二数据选择器(13)上，第二处理器(16)根据控制字选择，使TTL信号进入到第二差分信号驱动器(14)中，转换成差分信号传输到噪声源(15)上，天线单元(11)中的第二收发器(17)、第二数据选择器(13)、第二存储器(19)分别与地面单元(1)中的第一收发器(7)、第一数据选择器(3)、第一存储器(9)具有相同的功能和组织结构，第二差分信号驱动器(14)为若干个，用以驱动不同的多个噪声源。
[0010]地面单元(1)从接收信号，将信号进行转换-选择-转换，到天线单元(11)将信号接收，进行信号转换-选择-转换，这个过程信号延迟小于12微秒。
[0011]天线单元(1)和地面单元(11)各自有一个唯一的设备标识符ID，用于设备之间的区分及状态数据返回的目的地;每帧数据由ID和控制字组成，允许系统以外的具有区别于系统设备ID的设备接入本系统，接收到数据后，判断数据来自什么设备，并执行相应控制字的操作，再反馈状态到发送数据的设备，报告状态。
[0012]天线单元(1)和地面单元(11)在接收到数据后，会将控制字进行存储，当设备在第一次启动时会读取存储器中的控制字，并执行该控制字的操作。
[0013]地面单元(1)在第一次启动时会向天线单元(11)索取其状态信息，天线单元(11)就会将状态字反馈给地面单元(1)，在地面单元(1)上进行状态显示；天线单元(11)在第一次启动时会向地面单元(1)发送状态信息，用于地面单元(1)上进行状态显示。
[0014]本发明所述的一种射电天文接收机噪声源的控制系统，该控制系统在地面单元中有各个终端的显示功能，即当前工作的是哪一个终端，有各个波段噪声源的显示功能，噪声源工作状态显示，本地控制功能，远程控制功能，噪声源控制信号输入端口，数据总线端口等。地面单元有连接不同终端的控制信号的各类信号输入端口，控制信号由不同类型的信号接收器接收，同过一系列的转换，使其转换为TTL信号，再由数据选择器，选择一个终端的控制信号通过地面单元，以差分信号的形式传送给天线单元。天线单元有各个接收机噪声源的工段状态显示，本地控制及远程控制功能，控制信号接收端口，数据总线端口和控制信号输出端口。天线单元将接收到来自地面单元的信号转换成TTL信号，再将此信号送入到数据选择器中，通过本地控制或者远程控制，使TTL信号通过数据选择器到达指定的差分信号驱动器上转换为差分信号，再将此信号送到噪声源中。
[0015]在终端产生控制噪声源的信号时，可以从地面单元观察到噪声源的开/关状态，并且有当前是哪个波段的噪声源处于工作的状态指示。
[0016]可以运用地面单元上的各类控制操作对其进行本地控制，切换任意一个终端信号通过、切换任意一个波段的噪声源接收控制信号。
[0017]当地面单元从关机到开机第一次启动时，地面