劉開(kāi)靜，董 亮，高冠男，周金治，楊鳳輝

(1. 西南科技大學(xué)，四川 綿陽(yáng) 621010；2. 中國(guó)科學(xué)院云南天文臺(tái)，云南 昆明 650216)

太陽(yáng)各種爆發(fā)活動(dòng)對(duì)于地球周圍空間環(huán)境和人類活動(dòng)有著非常重要的影響[1]，劇烈的太陽(yáng)爆發(fā)活動(dòng)會(huì)產(chǎn)生并向日冕中釋放大量高能電子，當(dāng)高能電子與磁場(chǎng)、熱等離子體等發(fā)生耦合作用，常伴生非常強(qiáng)烈的電磁輻射，即太陽(yáng)射電爆發(fā)[2]。太陽(yáng)射電爆發(fā)是短暫的、寬頻內(nèi)輻射的微波信號(hào)，持續(xù)時(shí)間從幾微秒到幾分鐘不等，信號(hào)可以從十米波一直延展到毫米波，以光速傳遞到地球的整個(gè)向陽(yáng)面，并且伴生高能粒子和宇宙射線，對(duì)衛(wèi)星通信和導(dǎo)航系統(tǒng)、地面電力系統(tǒng)產(chǎn)生干擾或損壞，進(jìn)而影響人類生活環(huán)境[3-6]。

太陽(yáng)射電動(dòng)態(tài)頻譜用于觀測(cè)太陽(yáng)輻射的射電信號(hào)在時(shí)間和頻率上的變化，通常包含不同頻率范圍內(nèi)的信號(hào)強(qiáng)度隨時(shí)間的變化信息，頻率范圍可以涵蓋從十米波到毫米波[7]。采用太陽(yáng)射電動(dòng)態(tài)頻譜研究太陽(yáng)的射電爆發(fā)頻譜形態(tài)，進(jìn)而研究太陽(yáng)射電爆發(fā)和太陽(yáng)耀斑、地磁現(xiàn)象、短波衰退的關(guān)系，預(yù)警太陽(yáng)活動(dòng)發(fā)生后在地球上產(chǎn)生的各種空間天氣效應(yīng)[8]。根據(jù)在射電動(dòng)態(tài)頻譜上呈現(xiàn)的不同形態(tài)，太陽(yáng)射電爆發(fā)可以分為I-V型射電暴，并通常存在精細(xì)結(jié)構(gòu)，與太陽(yáng)活動(dòng)、能量釋放和高能粒子的加速過(guò)程息息相關(guān)[9-11]。為此太陽(yáng)射電頻譜儀對(duì)時(shí)間分辨率和頻譜分辨率有較高的要求，需要兼顧高時(shí)間分辨率和頻譜分辨率，以得到短時(shí)間內(nèi)的精細(xì)頻譜結(jié)構(gòu)。

太陽(yáng)射電動(dòng)態(tài)頻譜分析儀的主要作用是測(cè)量信號(hào)頻率在時(shí)間上的變化，經(jīng)典的通用掃頻式頻譜儀不僅價(jià)格昂貴，而且不適合實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)。模數(shù)轉(zhuǎn)換器(Analog to Digital Converter, ADC)和數(shù)字信號(hào)處理器的快速發(fā)展為實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)頻譜分析和信號(hào)參數(shù)估計(jì)的低成本頻譜分析儀器奠定了基礎(chǔ)[12]。頻譜觀測(cè)系統(tǒng)在技術(shù)與工藝方面，不斷朝著高性能、寬頻帶、模塊化的方向發(fā)展，例如泰克RSA6000系列、安捷倫N9030A PAX信號(hào)分析儀等，不僅能達(dá)到以GHz為單位的頻譜范圍，還可以保證頻率分辨率的高要求[13]，但是由于技術(shù)壁壘，此類頻譜觀測(cè)系統(tǒng)的價(jià)格仍然居高不下。

本文介紹了基于NI高速采集系統(tǒng)研制的雙通道太陽(yáng)射電頻譜儀，包括硬件采集和軟件分析兩部分，實(shí)時(shí)分析處理太陽(yáng)射電信號(hào)，完成對(duì)太陽(yáng)射電爆發(fā)的監(jiān)測(cè)，以及數(shù)據(jù)的優(yōu)化存儲(chǔ)與共享，加強(qiáng)我國(guó)對(duì)太陽(yáng)射電爆發(fā)的監(jiān)測(cè)與預(yù)報(bào)能力，為研究人員提供開(kāi)放數(shù)據(jù)，一定程度上促進(jìn)我國(guó)太陽(yáng)物理學(xué)理論的發(fā)展。

1 系統(tǒng)組成

1.1 系統(tǒng)功能結(jié)構(gòu)

11 m太陽(yáng)射電望遠(yuǎn)鏡整體系統(tǒng)結(jié)構(gòu)如圖1，主要包括天線系統(tǒng)、接收機(jī)和高速數(shù)字化儀。天線系統(tǒng)由反射面和饋源組成，用于接收太陽(yáng)輻射的射電信號(hào)并將其傳輸?shù)浇邮諜C(jī)。接收機(jī)對(duì)信號(hào)進(jìn)行放大、變頻和濾波處理。我們研發(fā)的雙通道高速采集頻譜分析系統(tǒng)是整個(gè)太陽(yáng)射電望遠(yuǎn)鏡的核心，其以高速信號(hào)采集卡和FPGA模塊作為高速數(shù)字化儀，對(duì)太陽(yáng)射電信號(hào)進(jìn)行采集，將模擬信號(hào)數(shù)字化；隨后將數(shù)據(jù)進(jìn)行快速傅里葉變換處理后存入先進(jìn)先出(First In First Out, FIFO)存儲(chǔ)器，并通過(guò)高速總線傳輸至上位機(jī)；在上位機(jī)中基于LabVIEW開(kāi)發(fā)平臺(tái)對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)一步處理，實(shí)現(xiàn)雙通道太陽(yáng)射電頻譜觀測(cè)，以及對(duì)太陽(yáng)射電爆發(fā)的監(jiān)測(cè)；最后將存儲(chǔ)于本地?cái)?shù)據(jù)通過(guò)文件傳輸協(xié)議技術(shù)上傳至服務(wù)器，實(shí)現(xiàn)存儲(chǔ)空間優(yōu)化與數(shù)據(jù)共享。

圖1 雙通道頻譜觀測(cè)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)Fig.1 Structure of dual-channel spectrum observation system

1.2 系統(tǒng)硬件結(jié)構(gòu)

系統(tǒng)硬件主要由NI PXIe-1073五槽機(jī)箱、NI PXIe-7975R FPGA模塊、NI-5771 FlexRIO數(shù)字化儀適配器模塊組成，完成了集信號(hào)采集、頻譜分析與顯示、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)與上傳于一體的雙通道太陽(yáng)射電頻譜儀系統(tǒng)。硬件連接方式如圖2，信號(hào)源通過(guò)SMA線纜連接NI-5771模塊的模擬輸入接口，NI PXIe-7975R和NI-5771 模塊插入機(jī)箱的卡槽，模塊之間通過(guò)SPI總線通訊，實(shí)現(xiàn)數(shù)字信號(hào)傳輸，使用PCIe數(shù)據(jù)傳輸接口將機(jī)箱連接到計(jì)算機(jī)主機(jī)進(jìn)行通信和控制。

圖2 硬件連接方式Fig.2 Hardware connection method

1.2.1 FPGA模塊

NI PXIe-7975R FPGA模塊具有以數(shù)字信號(hào)處理(Digital Signal Processing, DSP)為核心的Xilinx Kintex-7 FPGA，可以處理兩個(gè)通道的數(shù)據(jù)。2 GB的板載DDR3 DRAM用于緩存數(shù)據(jù)，集成了1 540個(gè)切片，固定時(shí)鐘為187.5 MHz。PXIe-7975R模塊結(jié)合了PXI Express的高速性能和FPGA的靈活性，通過(guò)對(duì)快速傅里葉變換處理算法所需資源進(jìn)行仿真實(shí)驗(yàn)，該FPGA模塊(存儲(chǔ)資源和計(jì)算資源)符合目標(biāo)需求。

1.2.2 模數(shù)轉(zhuǎn)換器模塊

NI-5771 FlexRIO數(shù)字化儀適配器模塊與PXI FPGA模塊相結(jié)合，可以構(gòu)成一個(gè)高速數(shù)字化儀，在900 MHz模擬帶寬下以1.5 GS/s的速率同時(shí)采樣兩個(gè)通道或以3 GS/s的速率采樣一個(gè)通道，采樣位寬為8 bit，滿足雙通道太陽(yáng)射電頻譜系統(tǒng)高速采樣、在線數(shù)據(jù)處理、高數(shù)據(jù)流速率和部署高性能的需求。

1.2.3 五槽機(jī)箱

NI PXIe-1073五槽機(jī)箱具有3個(gè)混合插槽和2個(gè)PXIExpress插槽，并且具有高達(dá)250 MB/s的專用帶寬和系統(tǒng)帶寬，為系統(tǒng)提供了穩(wěn)定可靠的硬件平臺(tái)，滿足頻譜數(shù)據(jù)的傳輸速度，保證數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)傳輸。

1.2.4 系統(tǒng)技術(shù)指標(biāo)

根據(jù)奈奎斯特第一采樣定律，模數(shù)轉(zhuǎn)換器的采樣率能完全恢復(fù)其1/2帶寬為上限的低通信號(hào)，NI-5771的1.5 Gsps采樣率正好能覆蓋11 m太陽(yáng)射電望遠(yuǎn)鏡70～700 MHz的頻帶范圍，非常適合替代原有的掃頻式200 Msps頻譜分析系統(tǒng)。采樣點(diǎn)數(shù)設(shè)置為32768，采樣率為1.5 Gsps，采用

(1)

計(jì)算頻率分辨率，其中，f為頻率分辨率；fs為采樣頻率；N為采樣點(diǎn)數(shù)。由(1)式可得該系統(tǒng)頻率分辨率為45.776 4 kHz。表1給出雙通道太陽(yáng)射電頻譜觀測(cè)系統(tǒng)的主要技術(shù)指標(biāo)。

表1 雙通道太陽(yáng)射電頻譜觀測(cè)系統(tǒng)的主要技術(shù)指標(biāo)Table 1 Main technical indicators of the dual-channel solar radio spectrum observing system

2 雙通道頻譜儀系統(tǒng)設(shè)計(jì)

原70～700 MHz低頻太陽(yáng)射電頻譜儀的頻率分辨率為200 kHz，在觀測(cè)過(guò)程中，為分析得到太陽(yáng)爆發(fā)更精細(xì)的結(jié)構(gòu)，擬在原有基礎(chǔ)上提高頻率分辨率至50 kHz以內(nèi)，并保持適當(dāng)?shù)臅r(shí)間分辨率。為提高頻率分辨率，系統(tǒng)采用NI-5771 模塊進(jìn)行數(shù)據(jù)采集，將采樣頻率由210 MHz變成1.5 GHz，數(shù)據(jù)量增加約為5倍，顯然如此大的數(shù)據(jù)量給計(jì)算機(jī)帶來(lái)不可估量的過(guò)度使用。

雙通道太陽(yáng)射電頻譜儀首先采用NI-5771 模塊以采樣率1.5 Gsps完成數(shù)模轉(zhuǎn)換，后將模數(shù)轉(zhuǎn)換器采集的數(shù)據(jù)送入FPGA進(jìn)行快速傅里葉變換運(yùn)算，全頻段通道數(shù)為32768。由于11 m太陽(yáng)射電望遠(yuǎn)鏡的觀測(cè)范圍是70～700 MHz和快速傅里葉變換運(yùn)算結(jié)果的對(duì)稱性，針對(duì)觀測(cè)數(shù)據(jù)丟棄0～70 MHz之間1 530個(gè)通道、700～1 500 MHz之間17 477個(gè)通道，余下總計(jì)13 761個(gè)通道的數(shù)據(jù)。在FPGA中完成數(shù)據(jù)的舍棄和快速傅里葉變換蝶形變換運(yùn)算，解決了大量數(shù)據(jù)傳輸過(guò)程占用時(shí)間過(guò)長(zhǎng)，丟失原始數(shù)據(jù)的現(xiàn)象，同時(shí)避免了計(jì)算資源的浪費(fèi)。

2.1 信號(hào)處理流程

雙通道太陽(yáng)射電頻譜觀測(cè)系統(tǒng)通過(guò)由NI-5771模塊和NI PXIe-7975R模塊組成的高速數(shù)字化儀完成信號(hào)采集，實(shí)現(xiàn)模擬信號(hào)與數(shù)字信號(hào)的轉(zhuǎn)變，信號(hào)處理流程如圖3。首先系統(tǒng)將模數(shù)轉(zhuǎn)換器采樣得到的數(shù)據(jù)緩存于先進(jìn)先出存儲(chǔ)器，隨后對(duì)數(shù)字信號(hào)進(jìn)行快速傅里葉變換，求得功率譜后按照預(yù)設(shè)積分時(shí)間計(jì)算平均功率譜密度，經(jīng)過(guò)校準(zhǔn)后將得到的功率譜數(shù)據(jù)進(jìn)行存儲(chǔ)。

圖3 信號(hào)處理流程Fig.3 Signal processing flow

信號(hào)處理流程主要包括傅里葉變換、能譜構(gòu)建、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)，利用實(shí)時(shí)頻譜分析技術(shù)(Real-Time Spectrum Analysis, RTSA)[12]實(shí)現(xiàn)處理速度大于信號(hào)的采集速度，以保證信號(hào)能夠無(wú)縫捕獲到內(nèi)存中，并通過(guò)數(shù)據(jù)緩存，實(shí)現(xiàn)分析信號(hào)的功能。系統(tǒng)采用FPGA模塊進(jìn)行快速傅里葉變換計(jì)算，利用并行處理數(shù)據(jù)的優(yōu)勢(shì)，保證數(shù)據(jù)處理過(guò)程的高速和穩(wěn)定。

2.2 快速傅里葉變換算法頻域分析

數(shù)字信號(hào)處理系統(tǒng)對(duì)信號(hào)的頻域分析方法主要通過(guò)快速傅里葉變換分析方法完成，快速傅里葉變換是離散傅里葉變換(Discrete Fourier Transform, DFT)的快速算法，可以將一個(gè)信號(hào)變換到頻域。太陽(yáng)射電信號(hào)(模擬信號(hào))經(jīng)過(guò)模數(shù)轉(zhuǎn)換器采樣后得到數(shù)字信號(hào)，當(dāng)采樣頻率符合采樣定理時(shí)，即采樣頻率大于信號(hào)上限頻率的兩倍才能完全恢復(fù)該信號(hào)，可以將得到的數(shù)字信號(hào)進(jìn)行快速傅里葉變換。由于快速傅里葉變換結(jié)果的對(duì)稱性，輸出的采樣點(diǎn)需要轉(zhuǎn)換為單邊快速傅里葉變換，即舍去一半的頻率通道。

根據(jù)快速傅里葉蝶形變換算法，對(duì)于一個(gè)長(zhǎng)度為N的復(fù)數(shù)序列{x[0],x[1],x[2],x[3], …,x[x-1]}，其離散傅里葉變換可以通過(guò)快速傅里葉變換算法計(jì)算得到，定義

(2)

其中，k為頻域的索引；X[k]表示頻域上的復(fù)數(shù)值；n為時(shí)域的索引；x[n]表示時(shí)域上的復(fù)數(shù)值；N必須是2的冪次。具體實(shí)現(xiàn)流程如圖4，通過(guò)遞歸將離散傅里葉變換分解為較小的離散傅里葉變換，并利用對(duì)稱性質(zhì)和旋轉(zhuǎn)因子的特性，從而實(shí)現(xiàn)高效的計(jì)算。在每一層遞歸中，輸入序列被分成偶數(shù)索引和奇數(shù)索引兩個(gè)子序列，并在頻域上進(jìn)行合并操作。循環(huán)這個(gè)過(guò)程，最終得到完整的頻域序列。

圖4 快速傅里葉變換算法實(shí)現(xiàn)流程Fig.4 FFT algorithm implementation process

頻域分析處理的目的主要是通過(guò)上述快速傅里葉運(yùn)算，得出采集信號(hào)中包含的頻譜成分，并解析信號(hào)中每個(gè)組成成分，以及每個(gè)頻率分量隨時(shí)間在能量和幅值上的變化。

2.3 數(shù)據(jù)存儲(chǔ)與上傳

雙通道頻譜觀測(cè)系統(tǒng)每日按照計(jì)劃從0：00～10：00(UTC)觀測(cè)10 h，時(shí)間分辨率設(shè)定為47.185 9 ms，文件數(shù)據(jù)格式為DBL數(shù)據(jù)，二進(jìn)制數(shù)據(jù)格式(字節(jié)順序?yàn)閎ig-endian，network order——最高有效字節(jié)占據(jù)最低的內(nèi)存地址)，每個(gè)文件存儲(chǔ)數(shù)據(jù)為1 000×13 761個(gè)元素，即每個(gè)數(shù)據(jù)文件存儲(chǔ)1 000次積分?jǐn)?shù)據(jù)結(jié)果，每日產(chǎn)生的數(shù)據(jù)文件大小為78.2 G，本地存儲(chǔ)對(duì)存儲(chǔ)空間要求高，異地?cái)?shù)據(jù)獲取難，所以本文設(shè)計(jì)通過(guò)文件傳輸協(xié)議將文件上傳至服務(wù)器，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)共享，并緩解本地存儲(chǔ)的壓力。在實(shí)現(xiàn)的過(guò)程中，客戶端和服務(wù)器之間通過(guò)文件傳輸協(xié)議進(jìn)行通信，客戶端發(fā)送命令并接收服務(wù)器的響應(yīng)來(lái)執(zhí)行不同的操作。

3 主要性能指標(biāo)測(cè)試

我們對(duì)本文設(shè)計(jì)的雙通道太陽(yáng)射電頻譜觀測(cè)系統(tǒng)進(jìn)行測(cè)試，衡量系統(tǒng)主要功能指標(biāo)為頻率分辨率、動(dòng)態(tài)范圍、數(shù)據(jù)自動(dòng)存儲(chǔ)功能。

3.1 頻譜分辨率測(cè)試

頻率分辨率指數(shù)字信號(hào)處理系統(tǒng)將相距最近的兩個(gè)頻率分量區(qū)分開(kāi)的能力。表2記錄了雙通道頻譜觀測(cè)系統(tǒng)右旋通道的實(shí)際功率，測(cè)試系統(tǒng)的實(shí)際頻率分辨率。測(cè)量功率為該輸入頻率當(dāng)前通道和前后一個(gè)通道功率，記為-1，0和+1，相隔兩個(gè)通道頻率差值為45.776 4 kHz，功率差值大于3 dB，表明該系統(tǒng)可以在該頻譜分辨率下區(qū)分相隔的兩個(gè)頻率分量。

表2 右旋通道采集信號(hào)的實(shí)際功率Table 2 The actual power of the collected signal of the right-handed channel

3.2 動(dòng)態(tài)范圍測(cè)試

動(dòng)態(tài)范圍作為雙通道頻譜觀測(cè)系統(tǒng)測(cè)量信號(hào)幅度的性能指標(biāo)，定義為頻譜儀輸入端能夠同時(shí)測(cè)量的最大信號(hào)和最小信號(hào)，用于表征測(cè)量同時(shí)存在的兩個(gè)信號(hào)幅度差值的能力。最小功率采用信號(hào)發(fā)生器從-30 dBm每次衰減1 dBm，觀測(cè)該頻率下檢測(cè)功率波動(dòng)小于1 dBm，且與發(fā)射功率偏差無(wú)明顯變化，記錄最小功率，同理可得最大功率。表3為雙通道頻譜觀測(cè)系統(tǒng)左旋通道測(cè)量信號(hào)的動(dòng)態(tài)范圍。如圖5為不同輸入頻率下的測(cè)量功率隨著輸入功率變化的趨勢(shì)。

表3 左旋通道測(cè)量信號(hào)的動(dòng)態(tài)范圍Table 3 Dynamic range of left-handed channel measurement signal

圖5 測(cè)量功率隨輸入功率變化的變化趨勢(shì)Fig.5 Trend of measured power variation with input power

3.3 數(shù)據(jù)自動(dòng)存儲(chǔ)功能

啟動(dòng)系統(tǒng)功能，設(shè)定起止時(shí)刻和時(shí)間分辨率之后，等待觀測(cè)結(jié)束進(jìn)入存儲(chǔ)文件夾，讀取數(shù)據(jù)文件個(gè)數(shù)與大小，計(jì)算系統(tǒng)觀測(cè)實(shí)際時(shí)間分辨率，并解析文件數(shù)據(jù)是否為有效數(shù)據(jù)，驗(yàn)證雙通道太陽(yáng)射電頻譜觀測(cè)系統(tǒng)的數(shù)據(jù)自動(dòng)存儲(chǔ)功能和時(shí)間分辨率。設(shè)定系統(tǒng)記錄數(shù)據(jù)時(shí)間為10 min，時(shí)間分辨率為4 ms，觀測(cè)結(jié)束后，得到150個(gè)數(shù)據(jù)文件，總計(jì)大小為7.69 G。表4為雙通道太陽(yáng)射電頻譜觀測(cè)系統(tǒng)右旋通道10 min觀測(cè)生成文件情況。

表4 右旋通道數(shù)據(jù)記錄生成文件詳情Table 4 Right-hand channel data record generation file details

該系統(tǒng)程序設(shè)定單個(gè)采樣點(diǎn)處理得到的單個(gè)數(shù)據(jù)以二進(jìn)制存儲(chǔ)占4字節(jié)存儲(chǔ)空間，每一幀有13 761個(gè)數(shù)據(jù)，占55 044字節(jié)，每1 000幀數(shù)據(jù)存儲(chǔ)為一個(gè)文件，文件固定大小為55 044 000字節(jié)(53 754 KB)。

測(cè)量得到的總計(jì)大小為7.69 G觀測(cè)文件，生成的數(shù)據(jù)文件個(gè)數(shù)為150個(gè)，計(jì)算得出單個(gè)數(shù)據(jù)文件大小為53 754 KB。根據(jù)

(3)

可得總數(shù)據(jù)幀數(shù)為150 000幀，由

Tr=time/Fr

(4)

計(jì)算得出時(shí)間分辨率為4 ms(與理論值相等)，其中，time為觀測(cè)時(shí)長(zhǎng)；Fr為觀測(cè)時(shí)長(zhǎng)內(nèi)生成數(shù)據(jù)的總幀數(shù)；Size為觀測(cè)時(shí)長(zhǎng)內(nèi)生成數(shù)據(jù)的文件大小；Tr為時(shí)間分辨率。通過(guò)測(cè)試，驗(yàn)證了時(shí)間分辨率設(shè)定4 ms情況下，無(wú)丟幀現(xiàn)象，數(shù)據(jù)自動(dòng)存儲(chǔ)測(cè)試情況與理論情況相符合。

4 觀測(cè)結(jié)果分析與展示

觀測(cè)兼顧存儲(chǔ)空間、時(shí)間分辨率和頻譜分辨率等參數(shù)，將雙通道太陽(yáng)射電頻譜觀測(cè)系統(tǒng)設(shè)定時(shí)間分辨率為47.185 9 ms，文件記錄時(shí)間為UTC時(shí)間0：00～10：00，啟用數(shù)據(jù)定時(shí)存儲(chǔ)功能，接入雙通道頻譜觀測(cè)系統(tǒng)的信號(hào)為澄江撫仙湖觀測(cè)基地11 m太陽(yáng)射電望遠(yuǎn)鏡輸出的70～700 MHz太陽(yáng)射電信號(hào)，系統(tǒng)實(shí)時(shí)顯示信號(hào)的頻譜圖和頻譜瀑布圖。圖6為系統(tǒng)軟件運(yùn)行界面。

圖6 雙通道太陽(yáng)射電頻譜觀測(cè)系統(tǒng)軟件運(yùn)行界面Fig.6 Software operation interface of the dual-channel solar radio spectrum observation system

自從正式投入觀測(cè)以來(lái)，系統(tǒng)分別于2022年11月11日UTC時(shí)間1：46～1：51和3：16～3：19、11月12日UTC時(shí)間2：20～2：40，2023年05月04日UTC時(shí)間8：00～10：00觀測(cè)到不同強(qiáng)度的太陽(yáng)射電爆發(fā)，持續(xù)時(shí)間從3 min到2 h不等，觀測(cè)得到的頻譜瀑布圖如圖7，分別為III，III，III和III+II型射電暴。

圖7 觀測(cè)所得太陽(yáng)爆發(fā)頻譜圖Fig.7 Observed spectrogram of solar eruptions

5 結(jié) 論

本文基于LabVIEW設(shè)計(jì)的雙通道太陽(yáng)射電頻譜觀測(cè)系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)了寬帶信號(hào)的高速采集、高速實(shí)時(shí)數(shù)字信號(hào)處理、頻譜分析與顯示、數(shù)據(jù)自動(dòng)存儲(chǔ)與上傳功能，具有良好的測(cè)量精確度，能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)太陽(yáng)射電爆發(fā)的監(jiān)測(cè)，界面設(shè)計(jì)簡(jiǎn)潔、操作方便，實(shí)際運(yùn)行效率高、穩(wěn)定性強(qiáng)。

經(jīng)過(guò)半年多的試觀測(cè)運(yùn)行，雙通道太陽(yáng)射電頻譜觀測(cè)系統(tǒng)捕捉到多次太陽(yáng)射電爆發(fā)和爆發(fā)內(nèi)精細(xì)的頻譜結(jié)構(gòu)，已經(jīng)具備了長(zhǎng)期觀測(cè)的能力，必將在未來(lái)第25太陽(yáng)活動(dòng)周峰年中，在太陽(yáng)物理、空間天氣等領(lǐng)域發(fā)揮重要的觀測(cè)作用。