基于云南天文台四十米射电望远镜平台对射电天文中自适应滤波器消除无线电干扰关键技术的研究

Radio frequency interferences (RFIs) are badly influnced the radio observatory data's quanlity and precision. The traditional methods for RFIs cancelling have some flaws,such as inflexible, losing bandwidth , raising the noise temprature and so on. The adaptive fliters can adjust the fliter's parameters based on the least mean squares theory. These types of fliters can trace the useful signal and the variation of interference signals for rejecting the RFIs and improving Signal to Noise Ratio(SNR). In this item, we will use two methods: quasi-real time adaptive fliter algorithm and real time adaptive fliter with some auxiliary antennas. Based on the square error between output results and expectation signal, the adaptive fliters can adjust the coefficients and the Bode response and then the output can stay in expectation signals and rejecting the RFIs. This item will research different adaptive algorithms based on the 40m radio telescope platform. The item looks forward to finding the best adaptive fliters structures such as convergence parameters, the number of fliter tapes and so on for making fliters to output steadily results. This technology will use in 40m radio telescope at first for improving the observation quanlity. And then,it will be used for other radio astronomy observations as a new method.

无线电干扰严重影响到射电观测数据的质量和精度。传统的消除干扰的办法存在各种缺陷,如带来带宽损失，噪声温度上升等缺点。 自适应滤波器能根据最小均方误差原理实时调节滤波器的系数，能有效的跟踪有用信号和变化的干扰信号，达到滤除干扰信号有效地降低噪声改善信噪比的目的。 本项研究拟在采用准实时和辅助天线实时处理两种方法，通过自适应滤波器滤除无线电干扰，根据输出结果与期望信号之间的均方误差，实时调整滤波器系数，最终使滤波器的输出稳定在期望信号上，消除掉干扰信号。 本项研究将利用云南天文台四十米射电望远镜为试验平台比对各种自适应算法，选择合适滤波器的收敛系数和滤波器阶数，使滤波器能在尽可能短的时间内达到稳定，并消耗最小的处理器资源。 该项技术首先将在四十米射电望远镜上进行实验，进而将作为一种可行的方法用于各种射电天文观测中的干扰消除。

本项研究主要针对目前射电天文观测中日趋严重的无线电干扰问题，在云南天文台射电天文研究组几台射电望远镜平台上，进行的无线电干扰消除方面的研究，主要有以下几个方面：.1. 建立了无线电环境监测平台，适用于野外无线电环境测试，参与了云南天文台哀牢山地区新射电望远镜无线电环境选址的工作；目前景东哀牢山地区无线电环境良好，适合建设大型射电望远镜；.2. 建立高速采集研究平台，和针对云南天文台四十米射电望远镜S波段的辅助接收机系统，已经达到高速采集的效果，该系统采样率 3Gsps；量化位数：8bit；输入带宽：0-900MHz；动态范围：0~-70dBm；完全覆盖了云南天文台四十米射电望远镜S波段中频的频率范围以及中频信号中无线电干扰信号的动态范围，在此平台上可以进一步进行无线电干扰消除试验；.3. 设计并制作了“程序可控通道可配置的滤波器组”及后端的辐射计系统，该滤波器组主要针对四十米射电望远镜的中频信号，程控选择了多个无线电环境较好的通带，在此平台上开展了基于云南天文台四十米射电望远镜的总流量观测，目前C波段观测较为理想能够达到百mJ的分辨力，拟建立长期观测；S波段可以区分出on-off流量变化；.4. 开展了多种抗干扰算法的研究，做到了对无线电干扰源的定位，对卫星干扰信号的消除，同时研究了多种自适应滤波器的优化方法；.5. 共发表文章20篇，其中EI检索：7篇，SCI：1篇，其余均为国内核心期刊，获得专利授权：10项，其中发明专利：2项，实用新型：8项。.6. 共培养研究生：博士生4名，硕士生6名。