射电天文中射频干扰消除技术的研究

1、射电天文中射频干扰消除技术的研究射电天文中射频干扰消除技术的研究摘要：目前，无线电播送和通信已经覆盖整个地球，随时随处都可检测到在不同功率程度的电信号。这些射频干扰RFI严重影响着射电天文业务开展，并极大限制了射电望远镜的灵敏度，并且被证明是下一代射电望远镜或阵列所要抑制的最大障碍之一。很多射频干扰检测和消除技术已在近几年得到开展，本文将描绘射电天文中的各种消干扰方法及策略,并特别讨论新疆天文台对RFI消除技术的研究和应用。关键词：RFI；射电天文观测；干扰消除1 射电天文简介射电天文学是通过接收和处理天体的无线电辐射来研究天文现象的一门学科。从宇宙天体来的无线电波只有波长约 0.1mm30m

2、左右的无线电辐射才能到达地面，所以绝大局部的射电天文研究都是在这个波段内进展的。射电天文学家使用不同的技术可以探测到来自天体的微弱信号源的无线电频谱。这种射电信号非常微弱，并且有被动性、高灵敏度、宽频带的特性，所以它很容易被别的无线电信号干扰，甚至无法识别。此外，射电天文观测的频谱很宽，使用无线电频谱的每一个对象，例如播送电台，电视，通信卫星，导航卫星及监控系统等，都有可能影响到射电天文观测。2 干扰类型和减缓策略从无线电发射和接收设备的工作机理来分析，射电望远镜受到干扰的类型主要有同频干扰、邻频干扰、杂散干扰和阻塞干扰1。积极主动的保护是对射频干扰最好的应对策略，它可以通过有效的去除干扰源而

3、保持射电天文业务频段的干净。主要策略有：合理规划频段、建立无线电宁静区和屏蔽台站自干扰。3 RFI的消除技术消干扰时，一般从时间、频率、极化、位置、间隔 、敏感性等参数来区分RFI和射电天文信号，目的是在数据流中准确识别RFI并完全删除或消隐。整体来说，可分为如下几类2。3.1 时频域切除对于数字信号序列，根据一定算法在时域或频域里设立不同的阈值。假设信号强度大于阈值，那么它被认为是射频干扰并剔除。这种方法是最简单的一种，可以在时域或频域处理，也可以在线或离线处理。但是，为了检测出所有可能的RFI而规定一个时间分辨率Delta;t或频率分辨率Delta;f是非常困难的。3.2 零陷任何相控阵的

4、接收方向图都有旁瓣和零点，因此这可用于定位干扰源，一定条件下还可自动产生自适应调节指零。但此算法要求高干扰噪声比INR，假设天线阵设置为跟踪某些特定方向的目的，消干扰效果会更好。当前Allen望远镜阵列是唯一探究这项技术的天文台。3.3 自适应滤波射电阵列21CMA产生了影响，500m口径球面射电天文望远镜FAST更需要考虑RFI的危害，新疆天文台已经对RFI的检测和缓解方法进展了探究研究。4.2 新疆天文台新疆天文台主要观测设备是一台25m口径的射电望远镜。近年来，RFI有不断增多和加强的趋势。在对新疆天文台南山站的18cm、13cm接收机频带内RFI监测后，发现同时存在邻频干扰、杂波干扰和阻塞干扰现象。针对脉冲星观测时的干扰特点，作者对脉冲星数字滤波器PDFB采集系统记录的脉冲星数据进展了干扰消除研究，并采用时频域阈值切除法、自适应滤波器、小波分析等多种方法进展消除干扰；最终比照消除效果发现，时频域阈值切除法可以有效消除现场RFI，且脉冲星信号轮廓明晰可见，信噪比显著进步。5 结论在射电天文学中，没有哪一种消干扰方法是通用的。本文作者结合现场RFI特点，采用多种方法对RFI进展消除，在抑制RFI和有效进步