新疆天文台26米望远镜L波段接收机线-圆偏振的转换
发布时间：2021-12-10 05:48
新疆天文台南山基地26 m射电望远镜L波段接收机使用线偏振馈源接收电磁波信号用于脉冲星观测。分子谱线观测和VLBI国际联测需要圆偏振信号,因此希望接收机能够观测圆偏振信号。论述了将线偏振电磁波转换为圆偏振电磁波的方案,研究了90°电桥在偏振转换中的作用,介绍了偏振转换的调试方法。在圆偏振模块中使用90°电桥完成线偏振信号到圆偏振信号的转换,两路圆偏振信号的隔离度达到使用要求,满足圆偏振观测的需求。这种线偏振信号到圆偏振信号的转换方式不影响接收机的系统温度。
【文章来源】：天文研究与技术. 2019,16(03)CSCD
【文章页数】：6 页
【部分图文】：
圆偏振系统框图Fig.1Ablockdiagramofthecircularpolarizersystem
振信号;Vy为垂直线偏振信号;a，b分别为右旋圆偏振信号和左旋圆偏振信号在极化器中产生的电压信号的振幅。由(3)式和(4)式可知，这两路线偏振信号包含左旋圆偏振信号和右旋圆偏振信号，因此必须通过一定的方法将左、右旋圆偏振信号分离才能满足圆偏振观测的需求。分离左、右旋圆偏振信号通过90°电桥完成。图2是90°电桥的结构原理图［9］，它的特性是由端口①输入的功率在端口②和端口③之间平分且有90°相位差，端口④无输出(隔离端口)。图290°电桥的结构Fig.2The90°HybridCoupler90°电桥的结构具有对称性，任何一个端口可以作为输入端口，两个输出端口在输入端口相反的方向上，隔离端口与输入端口在同一侧。90°电桥的S矩阵［10］:S=槡220－j－j0－100－1－100－10－j－j0，(5)由(5)式可知，当接收机接收的两路线偏振信号Vx，Vy分别接入90°电桥的端口①和端口④时，端口②和端口③的输出为362
L波段低温制冷接收机来说比较麻烦。在实际应用中，利用TektronixMSO70404C混合信号示波器测量两路线偏振信号在中心频率f=1650MHz处的相位来调整两路线偏振信号的相位差。相位调整的步骤如下:(1)将水平线偏振信号接入示波器，调整示波器的参数，使水平线偏振信号在示波器中显示的波形为余弦波;(2)将垂直线偏振信号接入示波器，调整垂直线偏振信号同轴电缆的长度，可以改变垂直线偏振信号的波形，使其在示波器中显示的波形为正弦波。这时两路线偏振信号在中心频率处正好相差四分之一波长。图3为调整后的两路线偏振信号的相位。图3两路线偏振信号的相位差Fig.3Therelativephaseofthetwosignals3测试3.1圆偏振测试在实际测试中，用一个右旋圆偏振天线发送右旋圆信号，用频谱仪分别在L波段接收机右旋圆偏振输出端和左旋圆偏振输出端接收信号。从图4可以看到，右旋圆偏振信号和左旋圆偏振信号在1.53～1.72GHz的范围内实现了偏振隔离，这段频率也是VLBI联测需要的频率范围。在1.4～1.5GHz的范围内偏振隔离没有达到预期目标，经过实际测试后发现，这是由于两个低噪声放大器在不同频率上的相位一致性不好造成的。3.2圆偏振观测2017年5月25日新疆天文台26m射电望远镜与欧洲VLBI网各台站联合观测，使用L波段接收机圆偏振进行条纹检测实验，实验获得了成功。图5是新疆天文台与德国Effelsberg100m射电望远镜的相关干涉条纹①。562①http://www．evlbi．org/tog/ftp_fringes/N17L2/scan02/index．html
【参考文献】：
期刊论文
[1]基于FAST数字终端的线-圆偏振转换的研究[J]. 周德丽. 电子技术与软件工程. 2018(04)
[2]新疆天文台南山站DBBC2数字终端系统的建立[J]. 杨文军,杨军,江悟,夏博,李健,崔朗,张华,李鹏,高志福. 天文研究与技术. 2018(01)
[3]天马望远镜Ka波段宽带圆极化器研制[J]. 贾茹,李斌. 天文研究与技术. 2017(04)
[4]K波段宽带圆极化器设计[J]. 王海伦,李斌. 天文研究与技术. 2015(04)
[5]Q波段宽带圆极化器设计与研究[J]. 苑婷婷,史俊,仲伟业,刘庆会,沈志强. 中国科学院上海天文台年刊. 2014(00)
[6]上海65m射电望远镜Ka波段极化器设计[J]. 王锦清,仲伟业. 中国科学院上海天文台年刊. 2009(00)
[7]ADS辅助实现线极化到圆极化的转换[J]. 陈松麟. 中国科学院上海天文台年刊. 2005(00)
本文编号：3532020
【文章来源】：天文研究与技术. 2019,16(03)CSCD
【文章页数】：6 页
【部分图文】：
圆偏振系统框图Fig.1Ablockdiagramofthecircularpolarizersystem
振信号;Vy为垂直线偏振信号;a，b分别为右旋圆偏振信号和左旋圆偏振信号在极化器中产生的电压信号的振幅。由(3)式和(4)式可知，这两路线偏振信号包含左旋圆偏振信号和右旋圆偏振信号，因此必须通过一定的方法将左、右旋圆偏振信号分离才能满足圆偏振观测的需求。分离左、右旋圆偏振信号通过90°电桥完成。图2是90°电桥的结构原理图［9］，它的特性是由端口①输入的功率在端口②和端口③之间平分且有90°相位差，端口④无输出(隔离端口)。图290°电桥的结构Fig.2The90°HybridCoupler90°电桥的结构具有对称性，任何一个端口可以作为输入端口，两个输出端口在输入端口相反的方向上，隔离端口与输入端口在同一侧。90°电桥的S矩阵［10］:S=槡220－j－j0－100－1－100－10－j－j0，(5)由(5)式可知，当接收机接收的两路线偏振信号Vx，Vy分别接入90°电桥的端口①和端口④时，端口②和端口③的输出为362
L波段低温制冷接收机来说比较麻烦。在实际应用中，利用TektronixMSO70404C混合信号示波器测量两路线偏振信号在中心频率f=1650MHz处的相位来调整两路线偏振信号的相位差。相位调整的步骤如下:(1)将水平线偏振信号接入示波器，调整示波器的参数，使水平线偏振信号在示波器中显示的波形为余弦波;(2)将垂直线偏振信号接入示波器，调整垂直线偏振信号同轴电缆的长度，可以改变垂直线偏振信号的波形，使其在示波器中显示的波形为正弦波。这时两路线偏振信号在中心频率处正好相差四分之一波长。图3为调整后的两路线偏振信号的相位。图3两路线偏振信号的相位差Fig.3Therelativephaseofthetwosignals3测试3.1圆偏振测试在实际测试中，用一个右旋圆偏振天线发送右旋圆信号，用频谱仪分别在L波段接收机右旋圆偏振输出端和左旋圆偏振输出端接收信号。从图4可以看到，右旋圆偏振信号和左旋圆偏振信号在1.53～1.72GHz的范围内实现了偏振隔离，这段频率也是VLBI联测需要的频率范围。在1.4～1.5GHz的范围内偏振隔离没有达到预期目标，经过实际测试后发现，这是由于两个低噪声放大器在不同频率上的相位一致性不好造成的。3.2圆偏振观测2017年5月25日新疆天文台26m射电望远镜与欧洲VLBI网各台站联合观测，使用L波段接收机圆偏振进行条纹检测实验，实验获得了成功。图5是新疆天文台与德国Effelsberg100m射电望远镜的相关干涉条纹①。562①http://www．evlbi．org/tog/ftp_fringes/N17L2/scan02/index．html
【参考文献】：
期刊论文
[1]基于FAST数字终端的线-圆偏振转换的研究[J]. 周德丽. 电子技术与软件工程. 2018(04)
[2]新疆天文台南山站DBBC2数字终端系统的建立[J]. 杨文军,杨军,江悟,夏博,李健,崔朗,张华,李鹏,高志福. 天文研究与技术. 2018(01)
[3]天马望远镜Ka波段宽带圆极化器研制[J]. 贾茹,李斌. 天文研究与技术. 2017(04)
[4]K波段宽带圆极化器设计[J]. 王海伦,李斌. 天文研究与技术. 2015(04)
[5]Q波段宽带圆极化器设计与研究[J]. 苑婷婷,史俊,仲伟业,刘庆会,沈志强. 中国科学院上海天文台年刊. 2014(00)
[6]上海65m射电望远镜Ka波段极化器设计[J]. 王锦清,仲伟业. 中国科学院上海天文台年刊. 2009(00)
[7]ADS辅助实现线极化到圆极化的转换[J]. 陈松麟. 中国科学院上海天文台年刊. 2005(00)
本文编号：3532020
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