MLAB wiki

Máte načtenou starší verzi dokumentu! Pokud ji uložíte, vytvoříte tím novou aktuální verzi.

====== Pokročilá radioastronomická stanice ARAS01A ======

Stanice využívající příjmu z pole více antén. Takto získaný signál je pak dále zpracováván digitálními algoritmy, které umožňují ze signálu získat požadované informace

===== Anténní systém =====

Anténní systém je obecně pole antén, které budou sloužit k příjmu signálu. Předpokládaný počet připojených antén může být v rozsahu 4-32 ks antén. Systém je ale navržený tak, aby umožňoval téměř libovolnou škálovatelnost.

==== Typ antén ====

Konkrétní typ použitých antén se liší podle primárního experimentu, pro který bude stanice využita.

=== Quadrifilar helix ===

Pro příjem signálů o neznámém polarizačním stavu, jako je například vysílání satelitů je výhodné použít anténu přijímající kruhovou polarizaci. Takovým typem antény je například [[http://bolidozor.cz/doku.php?id=cs:qha|quadrifillar helix]], tento typ antény však má kvadraturní výstup a pro zpracování signálu je tak vhodné k ní integrovat i kvadraturní směšovač s I/Q výstupem.

=== Smyčková anténa ===

Z předchozích experimentů se stanicí [[cs:bras|BRAS01A]] vyplývá, že pro systémy s nízkými pozorovacími frekvencemi je výhodná konstrukce antény horizontálně umístěná anténní smyčka. Z důvodu, že je méně náchylná k příjmu rušení elektrostatickými náboji. Má mírně větší zisk oproti inverted-V dipólu. Její nevýhodou je zhoršení polarizační selektivity.

== Impedanční přizpůsobení a symetrizace ==

V případě použití [[http://en.wikipedia.org/wiki/Loop_antenna|smyčkové antény]] o charakteristické impedanci přibližně 100 Ohm. Tak lze impedanční přizpůsobení realizovat transformátorem 2:1, který impedanci antény přetransformuje na 50 Ohm.

Vodorovnou smyčku by mělo být možné natáhnout nad zemí na čtyřech nevodivých sloupcích. Napájení smyčky by mohlo být realizováno na jednom sloupku, tak že přímo na smyčce bude impedanční transformátor na 50 Ohm. Dále bude signál sveden krátkým koaxiálním kabelem do filtru [[cs:bp|BP01A]] umístěného na sloupku a dále do předzesilovače tvořeného modulem [[cs:gb|GB01A]]. Dále již může být SMA konektor zredukován na kvalitnější koaxiální kabel o větším průměru vedoucím až k přijímači. U přijímače může být další selektivní filtr a zesilovač.

===== Přijímač a zpracování signálu =====

Přijímačem může být některá z konstrukcí [[cs:sdrx02|]], nebo [[cs:pasdrx|]].

===== Software pro zpracování dat na stanici =====

Cíle softwarového zpracování:

* Získání surového záznamu pro pozdější offline zpracování
  * Detekce zajímavych radioastronomických událostí
  * Redukce toku dat - zmenšit množství ukládaných dat pro jejich následné zpracování.

Softwarová implementace zahrnuje dva úkoly jedním je realizace řadiče DMA na FPGA, který umožní přenos dat z FPGA do paměti počítače a jejich další zpracování.

Druhým problémem je realizace driveru na straně PC, který umožní rekonstrukci původního RF signálu z dat přenesených do DMA pro jejich další zpracování nadřazenými aplikacemi (např. [[https://github.com/MLAB-project/radio-observer|Radio-Observer]]), nebo [[cs:sw:gnuradio|]].

Obecným problémem této konstrukce bude nutnost masivní redukce datového toku, která však může být řešena až v pozdější aplikační fázi. Potřebný výpočetní výkon pak může být získán jednak úpravou schéma v FPGA. které bude provádět předzpracování signálu (např, filtrace, decimace, demodulace) a dále pak například využitím paralelních výpočetních jednotek, které mohou řešit paralelní operace jako například získání informací o vzájemné korelaci jednotlivých kanálů.
 
==== Existující software ====

Pro účel online redukce dat z přijímačů existují dva softwarové balíky, které by byly použitelné pro zpracování dat z více antén. (Pro offline zpracování jich existuje více, ale v takovém případě je pak potřeba manipulovat s enormně velikými soubory.)

* [[cs:sw:gnuradio]] - opensource nástroj, pro experimentální zpracování signálu z přijímačů. Jeho součástí je gnuradio-companion, což je GUI nástroj umožňující naklikat z připravených bloků signálový řetězec. Hodí se hlavně pro prototypování algoritmů. Ovšem potřebuje ke svému běhu značně výkonný vícejádrový PC s velkou pamětí. Intel Core i5 s 4GB RAM DDR3 je přibližně minimum na čem rozumně funguje..
    * [[cs:radio-observer]] je koncipovaný tak, aby více-přijímačový systém bylo možné poměrně snadno integrovat do hardware s nízkým výpočetním výkonem. Je navíc efektivnější a není určený pro přímý grafický výstup a uživatelskou interakci.

===== Typy pozorování =====

==== Satellite observation system ====

Jedním z možných typů pozorování je příjem signálů z družic. Taková aplikace je velmi výhodná, neboť experimentální družice jsou často limitovány přijímacím časem pozemních stanic. Při použití mnoha přijímacích stanic rovnoměrně rozmístěných po povrchu země lze tento pozorovací čas výrazně prodloužit.

===== Reference =====

* [[http://pa0fri.home.xs4all.nl/Ant/Quad/quadeng.htm|Quad / Loop design]]
  * [[http://www.hardhack.org.au/book/export/html/18|Radio Astronomy]]
  * [[https://casper.berkeley.edu/wiki/Main_Page|CASPER project]]

Komentář k úpravám

Poznámka: Tím, že editujete tuto stránku, souhlasíte, aby váš obsah byl licencován pod následující licencí: CC Attribution-Noncommercial-Share Alike 4.0 International