低频超宽带接收机后端系统

Receiver and backend is one of the most important part of telescope construction, we find that often times the performance of the receiver system will be the key factor or limiting factor of the overall telescope performance. The mega science project 500-meter aperture spherical radio telescope (FAST) is under construction and will be completed by 2016. Low frequency ultra wide band receiver and backend will play significant role in study evolution of the universe; discover new molecular and pulsar etc. We plan to design a relatively complete wide-band receiver backend system; test and optimize; and prepare for the full FAST telescope implementation. The telescope receiver technology is a general technique on some level, and the experience and achievement of this project will benefit not only FAST, but also the other telescope in China, such as Shanghai 65m and Xinjiang 110m telescope.

接收机和终端系统是望远镜的重要组成部分，是整个系统性能的决定因素或者限制环节。我国正在建造的500米口径球面射电望远镜FAST，计划将于2016年投入使用。低频超宽带接收机和终端将在研究宇宙演化、搜索宇宙新成分、发现脉冲星等方面发挥重要作用。FAST立项时，宽带接收机技术还不成熟，因此没有包括在FAST工程的计划之内。本项目计划在超宽带接收机整套技术上进行研究，通过自主开发模拟信号电路板并与FPGA数字信号处理技术相结合的方法，开发一套可灵活控制带通带宽并完整覆盖FAST望远镜观测波段的终端系统。完成测试、验证和优化，为最终移植到FAST做准备。本项目将为提高FAST科学性能储备关键技术。接收机的技术具有一定程度的通用性，项目本身的成果不仅仅可以使得FAST受益，还可用于我国其它望远镜如上海65米、新疆110米等的建设和升级改造。

基于项目“低频超宽带接收机后端系统“开发的整套软件、硬件和固件平台，经过4年的时间，圆满开发完成并在FAST现场作为常规观测设备进行日常观测，为重大科学发现打好了基础。所开发的整套系统，因其灵活性，通用性，起名CRANE (China Reconfigurable Analog-Digital backEnd) 通用型数字后端。CRANE由AFB（Analog Frontend Board）模拟信号前端板，FAST3212ADC (Analog to Digital Converter) 3.2GHz 12bit采样卡，FDB (FAST Digital Backend) 双V6-FPGA信号处理板, 以及配套的软件和固件（Firmware）构成。CRANE在技术指标上国际一流，并首次全套设备由我国自主研发。..数字后端是望远镜的重要组成部分，是决定望远镜性能的关键因素。项目成果以及重要技术能够配合FAST全球最大接收面积, 达到极高的灵敏度。同时可以用于新建或升级上海65米等。相关技术也是SKA接收机的重要组成部分，对中国竞争SKA工作包，推动相关科学有极大的促进作用 。..CRANE的技术指标世界领先并已经投入观测，在早期科学阶段，很可能在探测重子声波震荡(BAO)、搜索低频射电光谱频段、发现气体宇宙新成分、脉冲星观测等多个方面做出新发现。同时，数字后端有很强的通用性和灵活性，更重要的是，具有我国自主知识产权的软件，固件和硬件的数字后端的研发，不仅具有具有重要的实践意义，科学意义，同时具有重要的战略安全意义。