Разработка и создание цифрового спектрального анализатора для повышения качества радиоизображений сибирского солнечного радиотелескопа

Губин, Алексей Владимирович

Разработка и создание цифрового спектрального анализатора для повышения качества радиоизображений сибирского солнечного радиотелескопа тема автореферата и диссертации по физике, 01.04.01 ВАК РФ

Губин, Алексей Владимирович АВТОР

кандидата физико-математических наук УЧЕНАЯ СТЕПЕНЬ

Иркутск МЕСТО ЗАЩИТЫ

2012 ГОД ЗАЩИТЫ

01.04.01 КОД ВАК РФ

Диссертация по физике на тему «Разработка и создание цифрового спектрального анализатора для повышения качества радиоизображений сибирского солнечного радиотелескопа»

Автореферат диссертации на тему "Разработка и создание цифрового спектрального анализатора для повышения качества радиоизображений сибирского солнечного радиотелескопа"

На правах рукописи УДК 520.8.056 (520.27)

Г^бин Алексей Владимирович

РАЗРАБОТКА И СОЗДАНИЕ ЦИФРОВОГО СПЕКТРАЛЬНОГО АНАЛИЗАТОРА ДЛЯ ПОВЫШЕНИЯ КАЧЕСТВА РАДИОИЗОБРАЖЕНИЙ СИБИРСКОГО СОЛНЕЧНОГО РАДИОТЕЛЕСКОПА

Специальность 01.04.01 - Приборы и методы экспериментальной физики

Автореферат

диссертации на соискание ученой степени кандидата физико-математических наук

Иркутск-2012

Работа выполнена в Федеральном государственном бюджетном учреждении науки Институте солнечно-земной физики Сибирского отделения РАН

Научный руководитель:

кандидат физико-математических наук Лесовой Сергей Владимирович

Официальные оппоненты:

Михалев Александр Васильевич,

доктор физико-математических наук, доцент,

ИСЗФ СО РАН, заведующий лабораторией

Богод Владимир Михайлович, доктор физико-математических наук, СПбФ CAO РАН, заведующий лабораторией

Ведущая организация:

Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт прикладной астрономии РАН

Защита состоится « 31 » октября 2012 г. в ^Гчасов на заседании диссертационного совета Д.212.073.09 при ФГБОУ ВПО «Иркутский государственный технический университет» по адресу: 664074, г. Иркутск, ул. Лермонтова, 83, корпус «К», конференц-зал. Тел./факс: 8(3952)40-50-50, e-mail: zavmts@istu.edu, aad@istu.edu.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке ФГБОУ ВПО «Иркутский государственный технический университет» и в научной библиотеке ФГБУН Института солнечно-земной физики СО РАН.

Отзывы на автореферат в двух экземплярах, заверенные печатью учреждения, просим направлять по указанному адресу ученому секретарю совета Ченскому А.Г.: 664074, г. Иркутск, ул. Лермонтова, 83, e-mail: zavmts@istu.edu, тел. (3952) 40-52-81.

Автореферат разослан « сентября 2012 г.

Ученый секретарь

диссертационного совета Д.212.073.09 кандидат физико-математических наук

А. Г. Ченский

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность

Изменчивость развивающихся в атмосфере Солнца пространственно-временных структур и процессов представляет интерес как с точки зрения физики плазмы, так и с точки зрения прогноза геоэффективных явлений, воздействующих на околоземное космическое пространство. Радиоастрономические наблюдения дают информацию о параметрах плазмы в короне, магнитных полях активных областей и вспышечных процессах, что, в свою очередь, позволяет получать данные об электромагнитной, радиационной и геомагнитной обстановке в ближнем космосе.

Сибирский солнечный радиотелескоп (ССРТ) - один из крупнейших радиоастрономических инструментов мира, предназначенный для изучения солнечной активности в микроволновом диапазоне в полосе частот 5670-5790 МГц. Радиоизображение Солнца формируется в результате вращения вместе с Землей веерной диаграммы направленности, образованной с помощью многочастотного приема. Многочастотный прием реализуется с помощью 500-канального акусто-оптического приемного устройства.

Основными задачами ССРТ являются:

• исследование микроволнового излучения солнечных вспышек на всем солнечном диске;

• локализация источников быстропротекающих процессов в солнечной короне с целью изучения механизмов первичного энерговыделения во вспышечных областях;

• получение радиоизображеыий слабых деталей в атмосфере Солнца путем накопления сигнала во времени;

• наблюдение активных областей на всех стадиях их развития на фоне излучения спокойной солнечной атмосферы;

• исследование выбросов корональной массы на фоне излучения солнечного диска.

Во многих областях науки и техники, в частности и а радиоастрономии,

стремительный рост производительности цифровых устройств привел к тенденции более раннего перехода аналогового сигнала в цифровую форму. Появление быстрых и сравнительно недорогих аналого-цифровых преобразователей позволяет устанавливать их непосредственно на антенне, что позволяет избавиться от нестабильностей аналоговых линий передачи и повысить соотношение сигнал/шум при передаче радиосигналов устройствам обработки. Но настоящим прорывом в области цифровой обработки сигналов стало молниеносное развитие цифровых сигнальных процессоров (ЦСП) и программируемых логических интегральных схем (ПЛИС), которые стали одним из основных элементов специализированных систем обработки сигналов. Данные устройства позволяют наиболее эффективно реализовать алгоритмы, требующие высокой вычислительной производительности, такие как быстрое преобразование Фурье, цифровая корреляция и цифровая фильтрация.

В экспериментальной астрофизике эффективность радиоастрономического инструмента, а также качество получаемой с его помощью информации в значительной степени зависит от параметров приемного устройства. Настоящая работа посвящена изучению потенциальных возможностей и недостатков реализации корреляционного режима работы ССРТ с акустооптическим приемником (АОП) и разработке цифрового приемного устройства нового поколения для обеспечения наиболее эффективной работы ССРТ - сложного, уникального инструмента, для которого не всегда применим опыт, накопленный на других радиотелескопах. В соответствии с вышесказанным можно сформулировать цель и область исследования работы.

Целью работы является повышение качества радиоизображений Солнца, получаемых на Сибирском солнечном радиотелескопе. При этом были поставлены и решены следующие задачи:

- минимизация эффектов, связанных с паразитной амплитудной модуляцией, возникающей при использовании метода фазовой модуляции для формировании синфазного/противофазного сигнала;

- разработка и создание программно-аппаратного комплекса регистрации

данных ССРТ с помощью цифрового спектрального анализатора на базе ПЛИС;

- внедрение созданного приемного комплекса в наблюдения солнечной активности на ССРТ.

Область исследования включает разработку и создание программно-аппаратного комплекса для экспериментальных радиоастрофизических исследований, повышающего качество получаемых данных на Сибирском солнечном радиотелескопе, и разработку методики измерения спектра мощности сигналов на основе корреляционного анализа с использованием современных ПЛИС, позволяющей обрабатывать исследуемые сигналы в реальном времени на скорости в несколько раз меньше, чем требуется по критерию Найквиста.

Предмет исследования включает алгоритмы и методы измерения спектра мощности с помощью спектрального коррелятора и реализацию цифровых анализаторов спектра, а также получение радиоизображений Солнца с использованием цифрового спектрального анализатора на Сибирском солнечном радиотелескопе.

Достоверность и обоснованность полученных результатов

Методика демультиплексирования отработана и проверена на компьютерных моделях с использованием интерактивного языка обработки данных ГОЬ. Экспериментальные данные, полученные с использованием тестовых сигналов, идентичны разработанным теоретическим моделям реализации спектрального коррелятора. Физические данные, полученные с помощью цифрового анализатора, совпадают с данными радиоизображений Солнца, полученных с использованием акустооптического приемника. Цифровой спектральный анализатор используется в наблюдениях микроволнового излучения Солнца на Сибирском солнечном радиотелескопе.

Научная новизна

ходит на более ранней стадии, чем в существующих приемных системах подобного рода, до операции получения синфазного/противофазного сигнала.

Проведена серия ежедневных наблюдений на ССРТ. Показано, что с помощью цифрового спектрального анализатора возможны одномерные и двумерные наблюдения Солнца.

Показана возможность создания многоканального анализатора спектра мощности на базе ПЛИС общего назначения для получения спектра широполос-ного сигнала в режиме реального времени.

Впервые разработана и реализована методика демультиплексирования данных во временной области, позволяющая обрабатывать требуемую полосу частот в реальном времени на скорости в несколько раз меньше, чем требуется по критерию Найквиста.

Научное и практическое значение

Использование новых принципов и методов регистрации сигналов ССРТ с помощью созданного цифрового спектрального анализатора позволяет полностью избавить радиоизображения Солнца от эффектов паразитной амплитудной модуляции.

Так как калибровка радиотелескопа осуществляется по самому регистрируемому изображению, избавление полезного сигнала ССРТ от амплитудной модуляции, позволит проводить фазовые калибровки радиоинтерферометра с большей точностью.

Использование разработанного цифрового спектрального анализатора при регистрации одномерных сканов позволяет увеличить чувствительность инструмента в 72 раз.

Важнейшим качеством предлагаемой методики является то, что она применяется на алгоритмическом уровне, а не на физическом и не требует какой-либо аппаратной модернизации для изменения параметров приемного устройства.

Защищаемые положения

1. Разработка спектрального анализатора-.

• метод вычисления корреляционной функции при расщеплении входного потока данных на несколько субпотоков;

• реализация данного метода с использованием ПЛИС.

2. Цифровой спектральный анализатор в качестве регистрирующего устройства ССРТ позволяет:

• избавиться от паразитной амплитудной модуляции, связанной с манипуляцией фазы для получения синфазных/противофазных компонент сигнала плечей восток-запад (ВЗ) и север-юг (СЮ);

• получать одномерные сканы ВЗ - СЮ и ВЗ + СЮ одновременно без модуляции фазы принимаемых сигналов;

• одновременно регистрировать одномерные сканы ВЗ и СЮ;

■ вести запись исходных корреляционных данных и варьировать характеристики спектральных каналов приемника при обработке данных наложением оконных функций на исходные корреляционные данные;

• сохранить принцип получения изображения на ССРТ и использовать уже существующий комплекс программного обеспечения сбора и обработки данных.

Лнчный вклад автора заключается в разработке методов анализа спектра мощности и алгоритмов для их реализации при расщеплении входных данных, создании комплекса программ и 1Р-ядер на основе разработанных методик сбора и первичной обработки данных. Автору принадлежат выводы и научные положения, сформулированные в диссертационной работе. Основные результаты диссертации, опубликованные в работах [1-17], являются оригинальными и получены либо автором, либо при его непосредственном участии. Постановка задач, разработка методики демультиплексирования входных и восстановления корреляционных данных выполнены совместно с научным руководителем.

Апробация диссертации и публикации

Основные результаты диссертации докладывались и обсуждались на следующих российских и международных конференциях:

1. Automation, Control and Information Technology - 2005. Novosibiisk.

2. Всероссийская конференция «Мыоговолыовые исследования Солнца и современные проблемы солнечной активности». 2006. САО РАН, Нижний Ар-хыз, КЧР.

3. Радиоастрономическая конференция «Повышение эффективности и модернизация радиотелескопов России». 2008. САО РАН, Нижний Архыэ, КЧР.

4. Всероссийская конференция «Солнечно-земная физика», посвященная 50-летию создания ИСЗФ СО РАН. 2010. Иркутск.

5. CESRA Summer School оп solar radio physics. 2010. Nancy, France.

6. Всероссийская астрономическая конференция «Методы и инструменты - 2010». САО РАН, Нижний Архыз, КЧР.

7. 13"1 European Solar Physics Meeting ESPM-13. 2011. Rhodes, Greece.

8. The XI Russian-Chinese conference on space weather. 2012. Irkutsk.

9. Всероссийская радиоастрономическая конференция «Радиотелескопы, аппаратура и методы радиоастрономии» ВРК-2011. Санкт-Петербург, а также на семинарах отдела радиоастрофизики и на семинарах радиоастрофизической обсерватории лаборатории мониторинга солнечной активности ИСЗФ СО РАН.

По теме диссертации опубликовано 11 печатных работ и 6 тезисов докладов на конференциях, из них 4 в изданиях, входящих в перечень ВАК Минобр-науки РФ.

Структура и объем диссертации

Диссертация общим объемом 124 страницы, в том числе 32 рисунка и 5 таблиц, состоит из введения, четырех глав, заключения, списка цитируемой литературы и трех приложений.

СОДЕРЖАНИЕ ДИССЕРТАЦИИ

Во введении дана общая характеристика работы, обоснована ее важность и актуальность, сформулированы цели и задачи диссертационной работы.

В первой главе рассматриваются способы и приборы для измерения спектра мощности. Наиболее подробно рассмотрен акустооптический преобразователь как основное приемное устройство Сибирского солнечного радиотелескопа. Кратко описаны современные радиотелескопы, использующие различные корреляционные системы в качестве приемных устройств, такие как радиотелескоп в Нью-Мексико, США, «Very Large Airay» (VLA), радиоинтерферометр «Very Large Base Array» (VLBA), принадлежащий Национальной радиоастрономической обсерватории, радиотелескоп, создаваемый институтом ASTRON, Нидерланды, «LOw Frequency ARray» (LOFAR), а также радиотелескопы, находящиеся в стадии строительства и проектирования: Atacama Large Millimeter Array (ALMA, Чили), Frequency-Agile Solar Radiotélescope (FASR, США) и т. д. Это радиотелескопы нового поколения, использующие коррелятор для измерения функций видности. Наиболее интересны приемные системы, совмещающие возможность спектральных измерений на каждой пространственной частоте. В частности, такая схема разрабатывается для радиотелескопов FASR, ALMA и др.

Методом построения радиоизображения на ССРТ является частотное сканирование за счет вращения Земли (рис. 1). Метод основан на том, что спектр мощности выходного сигнала интерферометра пропорционален распределению радиояркости по углу, соответственно в качестве приемного устройства ССРТ необходимо использовать анализатор спектра. При этом для рабочей полосы частот ССРТ 120 МГц тонкими особенностями спектра солнечного излучения можно пренебречь.

Для измерения параметров Стокса I, V на каждой антенне расположен модулятор, который в настоящее временя пропускает круговую поляризацию только одного знака по 7 мс для каждой поляризации. Антенны соединяются волно-водным трактом, смонтированным по схеме бинарного дерева, что обеспечивает

Приемник Анализатор спектра ,

Рис. 1. Принцип формирования радиоизображения на ССРТ.

равенство всех электрических длин в тракте. Далее сигнал передается на приемное устройство.

В цифровой области различают две реализации анализаторов спектра мощности - на основе коррелятора задержек и фурье-преобразования. При реализации фурье-преобразования требуется значительное большее количество операций, и оно больше подходит для программной реализации тогда, когда не требуется обработки данных в реальном масштабе времени. В анализаторе на основе коррелятора задержек сначала измеряется авто- или кросскорреляция сигналов, происходит накопление, а затем находится искомый спектр при помощи преобразования Фурье. Система с коррелятором задержек больше подходит для применения на аппаратном уровне, где все сводится к реализации большого числа элементарных операций умножения, сложения, сдвига и т. д. и позволяет строить системы реального времени. Оба эти принципа популярны и используются в зависимости от предъявляемых к анализатору требований.

Существует два типа устройств для реализации систем подобного рода:

программируемые логические интегральные схемы и цифровые сигнальные процессоры. Последние выполняют обработку сигналов в реальном времени и имеют фиксированную схемную архитектуру с определенным набором функций, поэтому плохо подходят для систем на стадии разработки, а также для специфических задач, подобных рассматриваемым в данной работе. В свою очередь, значительное увеличение за последние годы быстродействия и объема логических элементов в ПЛИС делает их применение все более привлекательным для решения задач цифровой обработки сигналов, так как дает возможность не только объединения в любую схемную конфигурацию, но и использования блоков цифровых сигнальных процессоров, находящихся внутри чипа.

Вторая глава посвящена описанию системы с процессором Nios II, составной частью которого и является IP-модуль коррелятора. Система с процессором Nios II - это эквивалент «компьютера в чипе», который содержит процессор и комбинацию периферии и памяти в одном чипе и использует постоянный набор инструкций и модель программирования.

Система с процессором Nios П размещается на шине «Авалон», которая состоит из логических элементов и ресурсов маршрутизации внутри ПЛИС. Шина «Авалон» имеет активную шинную архитектуру. Шина «Авалон» поддерживает режим работы мультимастера, такая архитектура обеспечивает большую гибкость в конструкции в system-on-a-programmable chip (SOPC) и необходима при работе внешних устройств с высокой полосой пропускания данных.

Этот принцип и реализован в данной работе, IP-модуль коррелятора является подчиненным устройством процессора Nios П и выполняет роль периферийного устройства (рис. 2). Коррелятор осуществляет пересылку данных в память по dma-каналу, что сокращает время операций чтения/записи, освобождает системные ресурсы процессора для других задач и позволяет более эффективно выполнять последовательную передачу данных.

В третьей главе описана структура разработанного спектрального анализатора, который имеет два аналоговых СВЧ-тракта от лучей восток-запад и север-юг, каждый из которых выполнен по схеме супергетеродинного приемника

ЛАв сопвсИоп

Рис. 2. Система с процессором №ов II.

с подавлением зеркального канала полосовым волноводным фильтром. Окончательно рабочая полоса частот в 135 МГц формируется антиалиасинговым фильтром на входе аналого-цифрового преобразователя (АЦП). Наиболее важным при данной схеме получения изображения является то, что фазовые характеристики обоих каналов должны быть идентичными, так как искажения, вносимые фазовыми распределениями, являются некорректируемыми. Наибольший разбег по фазе около 10° дает волноводный фильтр, что вносит статическое искажение до 2 7с в получаемое изображение. Цифровая часть реализована на базе отладочного набора фирмы «Альтера Б40Х» с ПЛИС семейства Б^айх IV ЕР450Х230.

Для формирования радиоизображений Солнца как в одномерном, так и в двумерном режиме необходимо регистрировать информацию во всей полосе час-

тот ССРТ. Соответственно, вся система должна работать на тактовых частотах от 240 МГц, что не реализуемо даже для топовых линеек ПЛИС, особенно при логической загрузке чипа более 50 %. По мнению автора, выходом из этой ситуации является разбиение входного потока данных на субпотоки (демультиплексирование во временной области), которое позволяет уменьшать скорость обработки за счет увеличения объема производимых вычислений. Впоследствии для каждого субпотока одного потока измеряется функция кросскорреляции с каждым субпотоком другого (рис. 3). В общем случае демультиплексирование на п субпотоков можно представить в виде перемножения матриц:

/ «1 \ sUfi • -- вЫ \

сс) 1 = au? • -0 "• ¿4+0+1

У-\/ \зП 0 " г/ W

где сс - кросскорреляционная функция сигналов/и д, Р=0, 1,2.....2L - определяет число каналов коррелятора, Ç=0, 1,2, ....

При демультиплексировании на три субпотока число корреляторов возрастает в девять раз, но при этом длина каждого такого субкоррелятора уменьшается втрое и соответственно результирующий объем требуемого числа логических элементов возрастает также в три раза. Из этого можно сделать вывод, справедливый для данной методики реализации коррелятора задержек: во сколько раз уменьшается скорость работы коррелятора, во столько же раз увеличивается количество логических ячеек, необходимых для реализации коррелятора с теми же параметрами.

Система сбора информации тактируется глобальной частотой синхронизации ССРТ, по которой корреляционные данные суммарного (ВЗ+СЮ) и разностного (ВЗ-СЮ) сигналов передаются через локальную сеть ССРТ на управляющий компьютер. Управление параметрами коррелятора осуществляется также по локальной сети управляющим компьютером. В ПЛИС реализована SOPC с процессором Nios П.

Рис. 3. Л?-канальиый коррелятор с задержками с демультиплексированием входных данных во временной области на три потока субпотока.

Программное обеспечение цифрового спектрального анализатора состоит из двух частей: программы регистрации и программ первичной обработки данных. Компьютер с установленной программой регистрации по ТСРЛР-протоколу передачи данных устанавливает связь с приемником, инициирует передачу данных, осуществляет демодуляцию сигнала по поляризации, восстанавливает исходный ряд данных после демультиплексирования, выполняет преобразование Фурье для нахождения спектра мощности, сохраняет поток данных на жестком диске и визуализирует текущие данные и состояние приемника. Формат хранения данных полностью совместим с форматом данных, получаемых с АОП, что позволяет использовать существующие программы обработки данных. Одновременно с записью спектральных данных на жесткий диск ведется запись исходных корреляционных данных, обработка которых осуществляется созданным пакетом программ на языке ГОЬ.

Созданный программно-аппаратный комплекс цифрового спектрального анализатора ССРТ обеспечивает наблюдения на ССРТ микроволнового излучения Солнца как в одномерном, так и двумерном режиме.

В четвертой главе приводятся полученные характеристики спектрального анализатора: центральная частота 5707.5 МГц, рабочая полоса частот 135 МГц,

Рис. 4. Амплитудная характеристика цифрового спектрального анализатора. Темная линия

соответствует 214-му каналу, светлая - 215 частотному каналу. Линейный участок -27 дБ.

Рис. 5. Характеристики двух соседних частотных каналов анализатора спектра (темная линия-214-й канал, светлая -215-й канал). Каналы перекрываются на уровне 0.75, уровень боковых лепестков около 20 %.

эффективное число каналов 2x210, динамический диапазон -27 дБ. Перекрытие частотных каналов на уровне 0.75, уровень боковых лепестков составляет порядка 20 %, данные характеристики приведены на рис. 4 и 5 без коррекции частотных каналов.

В программе регистрации имеется возможность записи корреляционных данных до получения спектра, что оставляет возможность манипуляции характеристиками частотных каналов путем наложения оконных функций.

При записи исходных корреляционных данных в файл пишется две автокорреляции: суммарного и разностного сигналов ССРТ. Данные пишутся в том виде, в каком они поступают с субкорреляторов. Для получения полного автокорреляционного ряда С(0 для каждого сигнала необходимо перегруппировать поступающие корреляционные данные С(к) согласно формуле С(пк)-С°(к) С(пк+\)=С\к) С(пк+2)=С\к)

С(пк+п-\)=С(к),

где к=0, 1, 2, ..., , п - количество субпотоков, N - число частотных каналов или задержек в корреляторе.

Фурье-преобразование автокорреляционной функции суммарного и разностного сигналов дает одномерные сканы ССРТ, разность которых есть двумерное радиоизображение, получаемое на ССРТ. Запись данных ведется в обоих форматах одновременно.

Проектный режим работы ССРТ — регистрация корреляционного сигнала для построения двумерных изображений Солнца за счет вращения Земли. При регистрации на АОП составляющие корреляционного сигнала получались путем переключения фазы в волноводе, которое осуществлялось сначала включением полу-воянового отрезка в тракт интерферометра СЮ с добавлением аналогичного переключателя в плечо ВЗ для уменьшения паразитной амплитудной модуляции, затем (и в настоящее время) при помощи двойного Т-мосга. В разработанном и реализованном методе получение компонент корреляционного сигнала осуществляется в цифровом виде, что полностью позволяет избавиться от паразитной амплитудной модуляции, возникающей из-за разных коэффициентов пропускания плечей тракта.

Цифровой спектральный анализатор рассматривается также с точки зрения анализатора спектра, применительно не только к задачам ССРТ. Прежде всего, путем простой заменой 1Р-ядра можно в широких диапазонах изменять количество каналов и соответственно принимаемую полосу частот. Например, максимальное число каналов анализатора спектра мощности в полосе частот до 50 МГц составит более 1200 каналов. В то же время для полосы частот в 250 МГц, что является максимумом для данного типа АЦП, можно реализовать до 240 частотных интервалов. Планируется внедрение корреляционного анализатора спектра в качестве приемного устройства радиоспекгрографа 2-24 ГГц, разрабатываемого на ССРТ, а также использование наработок в данной области для приема радиоизлучения Солнца в системе е-СаШйЮ - международной сети солнечных радиометров метрового диапазона.

В заключении сформулированы основные результаты диссертации.

Основные результаты диссертации

Созданы аппаратура и программное обеспечение цифрового спектрального

анализатора для регистрации сигналов Сибирского солнечного радиотелескопа,

позволяющие проводить регулярные наблюдения солнечной активности в диапа-

зоне 5640-5775 МГц в одномерном и двумерном режимах.

С помощью созданного цифрового спектрального анализатора проведен ряд физических экспериментов по наблюдению микроволнового излучения Солнца с июня 2011 г. Обеспечено регулярное получение двумерных радиоизображений Солнца и корреляционных данных с помощью созданного цифрового спектрального анализатора.

На основе полученных экспериментальных данных показано, что использование цифрового спектрального анализатора для регистрации сигналов ССРТ позволяет избавить радиоизображения Солнца от эффектов паразитной амплитудной модуляции.

Разработанные новые аппаратура и программное обеспечение используется в наблюдениях на Сибирском солнечном радиотелескопе, что подтверждено актом внедрения ИСЗФ СО РАН.

Автор выражает благодарность своему научному руководителю к.ф.-м.н. C.B. Лесовому за консультации, методическую помощь, конструктивное руководство и ценные замечания и признательность за поддержку и понимание заместителю директора по научной работе д.ф.-м.н., профессору А.Т. Алтынцеву. Особая благодарность за помощь и консультации д.ф.-м.н. А.И. Агарышеву и к.ф.-м.н. В.Г. Занданову, а также всему коллективу лаборатории мониторинга солнечной активности ИСЗФ СО РАН за помощь и поддержку при выполнении работы.

ПУБЛИКАЦИИ ПО ТЕМЕ ДИССЕРТАЦИИ

В изданиях, рекомендованных ВАК:

1. Алтынцев А.Т., Бармасов В.Д., Губин A.B., Занданов В.Г., Лессовой C.B., Поташников А.К., Попов А.И., Стасюк Р.Ю. Распределенный комплекс управления Сибирского солнечного телескопа // Датчики и системы. 2005. № 6. С. 6-9.

2. Lesovoi S.V., Altyntsev А.Т., Zandanov V.G, Ivanov E.F., Gubin A.V., Maslov A.I. Ten antenna prototype of a radio heliograph based on the Siberian Solar Radio

Telescope // Geomagnetism and Aeronomy. 2009. N 8. P. 1125-1127. doi: 10.1134/S0016793209080167.

3. Губин A.B., Лесовой C.B. Цифровой корреляционный приемник Сибирского солнечного радиотелескопа // Вестник ИрГТУ. 2012. № 1. С. 132-137. ISSN-1814-3520.

4. Lesovoi S.V., Altyntsev А.Т., Ivanov E.F., Gubin A.V. The Mullifirequency Siberian Radioheliograph // Solar Phys. 2012. doi:10.1007/sll207-012-0008-7.

в других изданиях:

5. Altyntsev A.T., Barmasov V.D., Gubin A.V., Zandanov V.G, Lesovoi S.V., Potashnikov A.K., Popov A.I. and Stasyuk R.Yu.. Distributed Control System of the Siberian Solar Radio Telescope // Automation, Control and Information Technology. ACA-2005. Novosibirsk, 2005. P. 483-135.

6. Лесовой С.В., Алтынцев А.Т., Занданов В.Г., Иванов Е.Ф., Губин А.В., Маслов А.И. Десятиантенный макет радиогелиографа на базе Сибирского солнечного радиотелескопа // Солнечно-земная физика. 2008. Вып. 12, т. 1. С. 71-73. УДК 520.27, 520.8.056.

7. Gubin А.V., Stasyuk R.Yu., Lesovoi S.V., Barmasov V.D., Sotnikov A.A. The Antenna Control System and the Data Acquisition System of the Siberian Solar Radio Telescope // Automation, Control and Information Technology. ACA-2005. Novosibirsk, 2005. P. 161-165.

8. Lesovoi S.V., Altyntsev A.T., Gubin F.V., Ivanov E.F. Imaging with the Siberian Solar Radio Telescope and prospects for a new broad radiotelescope // Ten-Year-Chinese-Russian Cooperative Research on Space Weather, CSSAR. China, Beijing, 2010. P. 28-35.

9. Lesovoi S.V., Altyntsev A.T., Gubin A.V., Ivanov E.F. The new-generation radio heliograph on base of the Siberian Solar Radio Telescope // Ten-Year-Chinese-Russian Cooperative Research on Space Weather, CSSAR. China, Beijing, 2010. P. 47-54.

10. Лесовой C.B., Алтынцев A.T., Занданов В.Г., Иванов Е.Ф., Губин А.В., Маслов А.И. Десятиантенный макет радиогелиографа на базе Сибирского солнечного радиотелескопа II Солнечно-земная физика. 2008. Вып. 12: Труды Международно-

го симпозиума «Международный гелиофизический год-2007». С. 71-73.

11. Лесовой С.В., Иванов Е.Ф., Алтынцев А.Т., Зандаыов В.Г., Маслов А.И., Губин А.В. Многоволновый солнечный радиотелескоп // Изменение окружающей среды и климата. Природные и связанные с ними техногенные катастрофы: в 8-ми томах. Т. VIII: Солнечная активность и физические процессы в системе Солнце-Земля. М., 2008. С. 48-51.

12. Лесовой С.В., Занданов В.Г. и др. Создание многоволнового радиогелиографа на базе Сибирского солнечного радиотелескопа // Труды Всерос. конф. «Многоволновые исследования Солнца и современные проблемы солнечной активности». САО РАН, Нижний Архыз, КЧР. СПб., 2007. С. 614-624.

13. Губин А. В. Фазирование 12-элементной антенной решетки II Тез. докл. Всерос. конф. Многоволновые исследования Солнца и современные проблемы солнечной активности. САО РАН, Нижний Архыз, КЧР. СПб., 2006. С. 614-624.

14. Smolkov G Ya., Lesovoi S.V., Zandanov V.G, Altyntsev A.T., Gubin A.V. The Main Results and the Perspectives in the Researches at SSRT // Chin. J. Space Science (Spec. Issue of China-Russia Joint Research on Space Weather). 2005. V. 25, N 5. P. 351-355.

15. Лесовой C.B., Занданов В.Г., Смольков Г.Я., Алтынцев А.Т., Губин А.В. Модернизация Сибирского солнечного радиотелескопа // Трупы Всерос. конф. «Экспериментальные и теоретические исследования основ прогнозирования ге-лиогеофизической активности». Троицк, 2005. С. 241-248.

16. Lesovoi S.V., Altyntsev А.Т., Zandanov V.G, Ivanov E.F., Gubin A.V., Maslov A.I. 12-antenna prototype of the Siberian Radoheliograph // Symp. INY2007-NISTP "New Insight into Solar-Terrestrial Physics". Zvenigorod, 2007. P. 70.

17. Lesovoi S.V., Zandanov V. G, Altyntsev A.T., Gubin A.V. 12-antenna prototype of the Siberian radio heliograph // Solar Radio Physics and the Flare-CME Relationship: abstracts of the CESRA Workshop. Greece, Ioannina, 2007. P. 13-14.

18. Lesovoi S.V., Altyntsev A.T., Zandanov V.G, Ivanov E.F., Gubin A.V., Maslov A.I. 12-antenna prototype of the Siberian radio heliograph // The 8й1 Chinese-Russian Workshop on Space Weather Abstracts. China, Beijing, 2007. P. 7.

Отпечатано в издательском отделе

ИСЗФ СО РАН Заказ № 133 от 25 сентября 2012 г. Объем 20 с. Тираж 100 экз.

12-201

2012281197

Содержание диссертации автор исследовательской работы: кандидата физико-математических наук, Губин, Алексей Владимирович

Список основных сокращений и обозначений.

Введение.

Глава 1. Обзор современных радиотелескопов и методов измерения спектра.

1.1. Измерение спектра мощности.

1.2. Общая характеристика ССРТ.

1.3. Радиотелескопы, использующие корреляторы (NoRH,

ALMA, VLA, VLB A, LoFAR).

1.4. Выбор между программируемыми логическими интегральными схемами и сигнальными процессорами.

1.5. Выбор между спектральным коррелятором и БПФ.

1.6. Выводы.

Глава 2. Реализация системы с процессором NIOSII.

2.1. Архитектура NIOS II и Avalon.

2.1.1. Шина Авалон.

2.1.2. Передача данных по шине.

2.1.3. Процессор Nios II.

2.2. Система с процессором Nios II.

2.3. Внешние устройства.

2.3.1. Внешние устройства внутри системного модуля.

2.3.2. Внешние устройства вне системного модуля.

2.4. Средства разработки.

2.4.1. Программное обеспечение Quartus.

2.4.2. Программное обеспечение SOPC builder.

2.5. Выводы.

Глава 3. Цифровой спектральный анализатор.

3.1. Структура спектрального анализатора.

3.1.1. Аналоговая часть.

3.1.2. Аналого-цифровой преобразователь.

3.1.3. Цифровая часть спектрального анализатора.

3.3. Тактирование спектрального анализатора.

3.4. Отладочный набор вйагіх IV вХ БРвА.

3.5. Реализация коррелятора.

3.5.1. Демультиплексирование.

3.5.2.1Р-ядро коррелятора.

3.5.3. Операционная система цС/ОБ-П.

3.6. Программное обеспечение.

3.7. Выводы.

Глава 4. Наблюдения и результаты.

4.1. Характеристики цифрового спектрального анализатора.

4.2. Данные ССРТ.

4.2.1 Методы обработки двумерных изображений.

4.2.2 Формат данных.

4.3. Преимущества и недостатки, сравнение с АОП.

4.4. Развитие и возможности цифровой приемно-регистрирующей системы.

4.5. О применении спектрального анализатора.

4.6. Выводы.

Введение диссертация по физике, на тему "Разработка и создание цифрового спектрального анализатора для повышения качества радиоизображений сибирского солнечного радиотелескопа"

Сибирский солнечный радиотелескоп (ССРТ) - один из крупнейших радиоастрономических инструментов мира, предназначенный для изучения солнечной активности в микроволновом диапазоне в полосе частот 5670— 5790 МГц. Радиоизображение Солнца формируется в результате вращения вместе с Землей веерной диаграммы направленности, образованной с помощью многочастотного приема. Многочастотный прием реализуется с помощью 500-канального акустооптического приемного устройства.

Основными задачами ССРТ являются:

• исследование микроволнового излучения солнечных вспышек на всем солнечном диске;

• получение радиоизображений слабых деталей в атмосфере Солнца путем накопления сигнала во времени;

• наблюдение активных областей на всех стадиях их развития на фоне излучения спокойной солнечной атмосферы;

• исследование выбросов корональной массы на фоне излучения солнечного диска.

Во многих областях науки и техники, в частности и в радиоастрономии, 7 стремительный рост производительности цифровых устройств привел к тенденции более раннего перехода аналогового сигнала в цифровую форму. Появление быстрых и сравнительно недорогих аналого-цифровых преобразователей позволяет устанавливать их непосредственно на антенне, что позволяет избавиться от нестабильностей аналоговых линий передачи и повысить соотношение сигнал/шум при передаче радиосигналов устройствам обработки. Но настоящим прорывом в области цифровой обработки сигналов стало молниеносное развитие цифровых сигнальных процессоров (ЦСП) и программируемых логических интегральных схем (ПЛИС), которые стали одним из основных элементов специализированных систем обработки сигналов. Данные устройства позволяют наиболее эффективно реализовать алгоритмы, требующие высокой вычислительной производительности, такие как быстрое преобразование Фурье, цифровая корреляция и цифровая фильтрация.

В экспериментальной астрофизике эффективность радиоастрономического инструмента, а также качество получаемой с его помощью информации в значительной степени зависит от параметров приемного устройства. Настоящая работа посвящена изучению потенциальных возможностей и недостатков реализации корреляционного режима работы ССРТ с акустооптиче-ским приемником (АОП) и разработке цифрового приемного устройства нового поколения для обеспечения наиболее эффективной работы ССРТ -сложного, уникального инструмента, для которого не всегда применим опыт, накопленный на других радиотелескопах. В соответствии с вышесказанным можно сформулировать цель и область исследования работы.

- разработка и создание программно-аппаратного комплекса регистрации данных ССРТ с помощью цифрового спектрального анализатора на базе ПЛИС;

- внедрение созданного приемного комплекса в наблюдения солнечной активности на ССРТ.

Научная новизна

В результате исследований разработан и реализован оригинальный метод регистрации двумерных изображений Солнца на ССРТ при помощи цифрового спектрального анализатора. При этом переход к цифровому виду сигнала происходит на более ранней стадии, чем в существующих приемных системах подобного рода, до операции получения синфазного/противофазного сигнала.

Показана возможность создания многоканального анализатора спектра мощности на базе ПЛИС общего назначения для получения спектра широпо-лосного сигнала в режиме реального времени.

Научное и практическое значение

Использование разработанного цифрового спектрального анализатора при регистрации одномерных сканов позволяет увеличить чувствительность инструмента в & раз.

Достоверность и обоснованность полученных результатов

Личный вклад автора заключается в разработке методов анализа спектра мощности и алгоритмов для их реализации при расщеплении входных данных, создании комплекса программ и 1Р-ядер на основе разработанных методик сбора и первичной обработки данных. Автору принадлежат выводы и научные положения, сформулированные в диссертацион

10 ной работе. Основные результаты диссертации, опубликованные в работах, являются оригинальными и получены либо автором, либо при его непосредственном участии. Постановка задач, разработка методики демультиплексирования входных и восстановления корреляционных данных выполнены совместно с научным руководителем.

Апробация диссертации и публикации

1. Automation, Control and Information Technology - 2005. Novosibirsk.

2. Всероссийская конференция «Многоволновые исследования Солнца и современные проблемы солнечной активности». 2006. САО РАН, Нижний Архыз, КЧР.

3. Радиоастрономическая конференция «Повышение эффективности и модернизация радиотелескопов России». 2008. САО РАН, Нижний Архыз, КЧР.

4. Всероссийская конференция «Солнечно-земная физика», посвященная 50-летию создания ИСЗФ СО РАН. 2010. Иркутск.

5. CESRA summer school on solar radio physics. 2010. Nancy, France.

6. Всероссийская астрономическая конференция «Методы и инструменты - 2010». САО РАН, Нижний Архыз, КЧР.

7. 13Л European Solar Physics Meeting ESPM-13. 2011. Rhodes, Greece.

8. The XI Russian-Chinese conference on space weather. 2012. Irkutsk.

Положения, выносимые на защиту:

1. Разработка спектрального анализатора:

• метод вычисления корреляционной функции при расщеплении входного потока данных на несколько субпотоков;

• реализация данного метода с использованием ПЛИС.

2. Цифровой спектральный анализатор в качестве регистрирующего устройства ССРТпозволяет:

• получать одномерные сканы ВЗ - СЮ и ВЗ + СЮ одновременно без модуляции фазы принимаемых сигналов;

• одновременно регистрировать одномерные сканы ВЗ и СЮ;

• вести запись исходных корреляционных данных и варьировать характеристики спектральных каналов приемника при обработке данных наложением оконных функций на исходные корреляционные данные; сохранить принцип получения изображения на ССРТ и использовать уже существующий комплекс программного обеспечения сбора и обработки данных.

Структура и объем диссертации

Диссертация общим объемом 120 страниц, в том числе 32 рисунка и 5 таблиц, состоит из введения, четырех глав, заключения, списка цитируемой литературы и трех приложений.

Заключение диссертации по теме "Приборы и методы экспериментальной физики"

4.6 Выводы

Исследование радиоизлучения Солнца с пространственным разрешением с помощью метода частотного сканирования требует специальных методик наблюдений, обработки и анализа данных. Это особенно существенно, когда исследуемые временные, пространственные и спектральные масштабы одного порядка с инструментальными ограничениями. Данная глава посвящена методикам обработки данных ССРТ: обработки используемых при исследовании вспышечных событий двумерных изображений и одномерных массивов — пространственных и временных профилей.

Показана возможность альтернативного цифрового способа получения синфазно/противофазного сигналов плечей интерферометра, что соответствует общей тенденции «цифра ближе к антенне». В данной главе описано принципиальное различие методов получения синфазно/противофазного сигналов плечей интерферометра.

Приведенные характеристики цифрового спектрального анализатора показывают его применимость к задачам ССРТ. Увеличенный динамический диапазон и стабильность цифровых характеристик облегчают анализ и обработку данных, а легкость и гибкость изменения характеристик приемника позволяет говорить о его применимости к другим задачам измерения спектра.

Заключение

Проект ССРТ, предложенный в первой половине 60-х годов, в полном объеме реализовался, пожалуй, только к 1993 году. Казалось бы, инструмент имел все возможности безнадежно устареть, однако, удивительно жизнеспособными и перспективными оказались и заложенные в его основу принципы, и ряд технических решений, принятых в процессе разработки и создания его систем, поэтому и в настоящее время инструмент не теряет своей актуальности и не исчерпал возможностей дальнейшего развития и модернизации.

В результате проведенной работы был разработан и создан цифровой спектральный анализатор для регистрации сигналов Сибирского солнечного радиотелескопа, позволяющий проводить регулярные наблюдения солнечной активности в диапазоне 5640 — 5775 МГц в одномерном и двумерном режимах.

Разработана и реализована методика демультиплексирования входных данных во временной области, позволяющая обрабатывать требуемую полосу частот на скорости в несколько раз меньшей, чем по критерию Найквиста при реализации на ПЛИС. Данная методика позволяет использовать несколько ПЛИС для измерения корреляционной функции, обеспечивая тем самым практически неограниченный прирост скорости и объема производимых вычислений.

Проведен ряд наблюдений микроволнового излучения Солнца с июня 2011 года. Обеспечено регулярное получение двумерных радиоизображений Солнца и корреляционных данных с помощью цифрового спектрального анализатора.

В заключение автор считает своим долгом выразить глубокую признательность своему научному руководителю кандидату физико-математических наук Лесовому C.B. Настоящая работа стала возможной благодаря разносторонней помощи доктора физико-математических наук, профессора Алтынцева А.Т., кандидата физико-математических наук Зандано-ваВ.Г. и всего коллектива Отдела радиоастрофизических исследований ИСЗФ СО РАН.

Список источников диссертации и автореферата по физике, кандидата физико-математических наук, Губин, Алексей Владимирович, Иркутск

1. Гречнев В.В., Лесовой C.B., Смольков Г.Я. и др. Сибирский солнечный радиотелескоп: современное состояние инструмента, наблюдения и данные //Препринт ИСЗФ СО РАН № 1-03. 2003. 38 с.

2. Лесовой C.B. Исследования микроволнового радиоизлучения Солнца на ССРТ с помощью акустооптического приемника, 1998: Авто-реф. дис. канд. физ.-мат. наук. И.1995 - 15 с.

3. Смольков Т.Я., Тресков Т.А., Криссинель Б.Б., Потапов H.H. Основные проектные параметры Сибирского солнечного радиотелескопа.// Исследования по геомагнетизму, аэрономии и физике Солнца. М: Наука, 1983. Вып. 64. С. 130-148.

4. Криссинель Б.Б. Исследование методов обеспечения синфазности больших многоэлементных интерферометров (применительно к Сибирскому солнечному радиотелескопу). Дис. канд. техн. наук. Л., 1981. 195 с.

5. Каасик В.П. Исследование и разработка методов акустооптической обработки сигналов с большой временной длительностью. Дис. канд. физ.-мат. наук. Л., 2001. 13 с.

6. Афонский А. А., Дьяконов В. П. Цифровые анализаторы спектра, сигналов и логики. Под ред. проф. В. П. Дьяконова. М.: СОЛОН-Пресс, 2009. 86 с.

7. Дьяконов В. П. Современные методы Фурье- и вейвлет-анализа и синтеза сигналов. "Контрольно-измерительные приборы и системы", № 2, 2009. 25 с.

8. Томпсон А. Р., Моран Д. М., Свенсон Д. У. Интерферометрия и синтез в радиоастрономии / Перевод с англ. под ред. JL И. Матвеенко. -2-е изд. М.:ФИЗМАЛИТ, 2003. 624 с.

9. Ю.Рабинер Л., Гоулд Б. Теория и применение цифровой обработки сигналов / Пер. с англ. Под ред. Ю. И. Александрова. М.: Мир, 1978. 447 с.

10. Криссинель Б.Б. Структура системы автоматического фазирования трактов многоэлементного радиоинтерферометра. Исследования по геомагнетизму, аэрономии и физике Солнца, М., Наука, 1977, вып. 42, с. 169-174.

11. Дехтярев B.C., Касьянов Г.Т., Котович В.В. и др. Особенности построения многочастотного приемника Сибирского солнечного радиотелескопа. Изв. вузов. Радиофизика. 1973, т. 16, № 12, С. 18841888

12. Лесовой С. В., Васин В. И., Занданов В. Г. Определение фазовой характеристики антенно-фидерного тракта ССРТ. Препринт ИСЗФ 8-98. Иркутск, 1998,14 с.

13. М.Гречнев В.В. Радиоинтерферометрические исследования вспышеч-ных процессов с тонкой временной структурой микроволнового излучения.// Дис. докт. физ.-мат. наук. И., 1999. 38 с.

14. Виноградов В.И. Дискретные информационные системы в научных исследованиях (Программно-управляемые модульные структуры). М., Атомиздат, 1976. 86 с.

15. Гречнев В.В., Коновалов С.К. Система управления антеннами ССРТ. В кн.: Радиоастрономическая аппаратура, антенны и методы. XIV Всесоюзная радиоастрономическая конференция. Тезисы докладов. Ереван, 1982, 321 с.

16. Алтынцев А.Т., Бармасов В.Д., Губин А.В. и др. Распределенный комплекс управления Сибирского солнечного радиотелескопа. // Датчики и системы №6. 2005 С. 6-9.

17. Напьер П.Дж., Томпсон А.Р., Экере Р.Д. Большая антенная решетка: Конструкция и характеристики современного радиотелескопа апертурного синтеза. ТИИЭР, 1983, т. 71, № 11, С. 78-110

18. Есепкина Н.А., Корольков Д.В., Парийский Ю.Н. Радиотелескопы и интерферометры. М.: Наука. 1973. 415 с.

19. Христиансен У., Хегбом И. Радиотелескопы. М.: Мир, 1972. 237 с.

20. Смольков Г.Я. Крестообразная система апертурного синтеза. Изв. вузов. Радиофизика. 1983, т. 26, № 11, С. 1403-1427

21. Пресс Ф.П. Фоточувствительные приборы с зарядовой связью. М., Радио и связь, 1991. 264 с.

22. Гусев О.Б., Кулаков С.В. Акустооптические устройства обработки информации. Проблемы и перспективы совершенствования. В кн.: Оптико-электронные методы обработки изображений. JL, 1983, С. 311

23. Есепкина Н.А., Мансырев М.И., Молодяков С.А., Саенко И.И. Аку-стооптический спектрокоррелятор для радиогелиографа. Изв. Вузов. Радиоэлектроника. 1990, № 8, С. 91-94

24. Богод В.М., Дравских А.Ф., Дравских З.В. и др. Акустооптический радиоспектрометр для солнечных исследований на РАТАН-600. В кн.: Радиоастрономическая аппаратура. XXI Всесоюзная конференция. Тезисы докладов. Ереван, 1989, 182 с.

25. Васильков В.И., Дорофеев В.Е., Елисеев А.И. и др. Акустооптиче-ский радиоспектрометр на 1008 каналов. В кн.: Радиоастрономическая аппаратура, антенны и методы. XIV Всесоюзная радиоастрономическая конференция. Тезисы докладов. Ереван, 1982, 155 с.

26. Паркс Дж. К. Акустооптический приемник-спектроанализатор дециметрового диапазона. Зарубежная радиоэлектроника, 1970, № 12, С. 14-39

27. D.E. Gary and C.U. Keller, "Site testing issues for the Frequency Agile Solar Radiotelescope" SPIE TI for solar astrophysics, Eds., 2002, P. 431 .S.M. White, "The imaging capabilities of the Frequency Agile Solar Radiotelescope", Eds., 4853,2002, P. 3

28. Beuther, H. Das Submillimeter Array. In: Sterne und Weltraum 3/2004, P. 36-41

29. The ALMA Correlators: Technical details, Performance and Status of the Main Array Correlator by Alain Baudry, University of Bordeaux

30. John D. Bunton, "Implementing Correlators for the SKA", 2002

31. John W. Romein P. Chris Broekema Jan David Mol Rob V. van Nieuw-poort The LOFAR Correlator: Implementation and Performance Analysis // ASTRON (Netherlands Institute for Radio Astronomy)

32. M. de Vos, A.W. Gunst, R. Nijboer The LOFAR Telescope: System Architecture and Signal Processing // ASTRON (Netherlands Institute for Radio Astronomy)

33. Nakajima et al. "The Nobeyama Radioheliograph", Proc. of the IEEE, 1994. P. 705.

34. Nakajima H., Nishio M., Enome S., Shibasaki K. et al. New Nobeyama Radio Heliograph. Journal of Astrophysics and Astronomy, 1995, 16,437

35. Hanaoka Y., Shibasaki K., Nishio M. et al. Processing of the Nobeyama Radioheliograph data. In: The Nobeyama Radioheliograph. A Collection of Papers on Initial Results and Instrumentation. Nobeyama Radio Observatory Report No. 357, 1994, P. 35-43101

36. Napier, P.J., Thompson, A.R., and Ekers, R.D., 'The Very Large Array: Design and Performance of a Modern Synthesis Radio Telescope,' Proc. IEEE 71, 11, P. 1295- 1320, Nov. 1983

37. Brent Carlson, et. al. Transmission and signal processing for the expanded very large array (EVLA) Proc. of the IEEE, 1998. P. 82.

38. Круг П.Г. Процессоры цифровой обработки сигналов. М.МЭИ: 2001. ISBN 5-7046-0778-0. 11 с.

39. В. Майская Программируемые логические микросхемы // Электроника НТБ. Выпуск 4/2004. 13 с.

40. Прохоренко А.Г. DSP+РСМТЛИС Компоненты и технологии 9/2000, ISSN 2079-6811.43 с.

41. Мистюков В.Г., Капитанов В.Д. Макромодули быстродействующих умножителей на ПЛИС // Электроника и компоненты, 1998 №3

42. Э. С. Айфичер, Б.У. Джервис Цифровая обработка сигналов: практический подход, 2-е изд. ISBN 978-5-8459-0710-3, 0-201-59619-9, 2008. 80 с.

43. Мистюков В.Г., Володин П.В. Однокристальная реализация алгоритма БПФ на ПЛИС фирмы Xilinx // Электроника и компоненты, 1999 №4

44. Nios II Processor Reference Handbook, N115VI-11.0, San Jose, 95134, 2011.

45. Nios II Software Developer's Handbook N115VI-11.0, San Jose, 2010.

46. SOPC Builder User Guide, UG-01096-1.0, 2011.

47. A. Gupta, D. Palshikar, M. Paryekar, et. al. System Design Document: Hardware Accelerated Market, DEE CU, 2012

48. Амосов В. Схемотехника и средства проектирования цифровых устройств, ISBN 978-5-9775-0018-0, СПб.:2010

49. Stratix IV GX FPGA Development Kit User Guide, UG-01061-2.1, 2010.

50. Shuvra S. Bhattacharyya, Ed F. Deprettere Handbook of Signal Processing Systems ISBN 978-1-4419-6345-1, SNYDHL, 2010102

51. Кондюкова Е.И., Редькин Б.Е. Аналогово-цифровые преобразователи систем автоматического контроля // Библиотека по автоматике вып.8 М.: Энергия, 1967. — 9 с.

52. Хоровиц П., Хилл У. Искусство схемотехники. В 3-х томах: Т. 2. Пер. с англ. — 4-е изд., перераб. и доп.— М.: Мир, 1993. — 371 с. ISBN 5-03-002338-0.

53. Лубышев Б.И., Тресков Т.А. ССРТ: основные формулы для обработки данных наблюдений Солнца// Препринт ИСЗФ СО РАН, № 496. 1996.36 с.

54. Гречнев В.В. Влияние ошибок в антенной системе на характеристики ССРТ. В кн.: Исследования по геомагнетизму, аэрономии и физике Солнца. Новосибирск, Наука, 1994, вып. 102, С. 208-218

55. Криссинель Б.Б. Структура системы автоматического фазирования трактов многоэлементного радиоинтерферометра. Исследования по геомагнетизму, аэрономии и физике Солнца, М., Наука, 1977, вып. 42, С. 169-174

56. Гречнев В.В. Система передачи опорных частот ССРТ. В кн: Исследования по геомагнетизму, аэрономии и физике Солнца. М., Наука, 1988, вып. 81, С. 172-181

57. Escoffier R. P. The ММА Correlator. ММА Memo. 166, National Radio Astronomy Observatory, Socorro, NM, 1997.

58. Carlson B. R. and P. E. Dewdney. Efficient Wideband Digital Correlation. Electronics Letters, 36, 2000. P. 987-988

59. Gauch L., Gehrig J. Using IP cores // Amontec, 2001.

60. Операционная система jliC/OS-II, 2010

61. Бурдонов И. Б., Косачев А.С., Пономаренко В.Н. Операционные системы реального времени // Препринт ИСП РАН, 2006.

62. Quartus II Handbook Version 9.1 // Volume 5: Embedded Peripherals, 2009

63. Embedded Peripherals IP // UG-01085-11.0, 2011103

64. Кременецкий С.Д., Путилов В.А., Рисовер JI.M., Смольков Г.Я. Методы построения и обработки радиоизображений Солнца. М.: Наука, 1983. 128 с.

65. Zirin H., Banmert В.М., Hurford G.J., 1991. The Microwave Brightness Temperature Spectrum of the Quiet Sun, Astrophysical Journal, 370,1. P. 779-783

66. Миллер В.Г Относительная калибровка коэффициентов усиления многоканального интерферометра цифровыми методами // Исследования по геомагнетизму, аэрономии и физике Солнца. М: Наука, 1975. Вып. 37. С. 233-235.

67. Касьянов Г.Т., Котович В.В., Смольков Г.Я, Тресков Т.А. Потери информации из-за мультипликативных помех в солнечном радиотелескопе// Исследования по геомагнетизму, аэрономии и физике Солнца. М.: Наука, 1988. Вып. 79. С. 197-203.

68. Потапов H.H. О фазировании радиоинтерферометра по радиоизлучению Солнца. Исследования по геомагнетизму, аэрономии и физике Солнца, М., Наука, 1977, вып. 42, С. 175-178

69. Молодяков С.А., Саенко И.И. Обработка сигналов радиогелиографав акустооптическом приемном устройстве. В кн.: Радиоастроно104мическая аппаратура. Тезисы докладов XVII Всесоюзной конференции по радиоастрономии. Ереван, Изд-во АН Арм. ССР, 1985, 360 с.

70. Саенко И.И., Комар В.Я., Мансырев М.И., Молодяков С.А. Частотные характеристики акустооптоэлектронного приемника сигналов солнечного радиоинтерферометра. Изв. вузов. Приборостроение. 1989, т. XXXII, К« 1, С. 75-79

71. Кулаков C.B. Акустооптические устройства спектрального и корреляционного анализа. JL, Наука, 1978. 144 с.

72. Ott Г. Методы подавления шумов и помех в электронных системах. М., Мир, 1979.317 с.

73. Поляков А.К. Языки VHDL и VERILOG в проектировании цифровой аппаратуры. М.:СОЛОН-Пресс, 2003. 77 с.

74. Бибило П. Н. Основы VHDL языка. М.:Солон-Р, 2000.107 с.

75. Комолов Д.А. и др. Системы автоматизированного проектирования фирмы Altera. М.:Радиософт, 2002. 281 с.

76. Lesovoi S.V., Altyntsev А.Т., Ivanov E.F., Gubin A.V. The Multifre-quency Siberian Radioheliograph, D01:10.1007/s11207-012-0008-7, Solar Physics, 2012.