【高速数字化仪应用案例系列】虹科Spectrum在天文领域的应用

#1天文学应用

尽管天文学是最古老的科学学科之一，但目前它仍然处于技术和工程的最前沿。曾经仅限于观察可见光，主要是在夜空中，20世纪以来出现了许多探索宇宙的新方法。使用对电磁波谱中不断扩大的部分敏感的仪器，科学家们已经能够检测到许多以前未知的现象，并比以往任何时候都更深入地观察太空。射电望远镜被开发出来，揭示了爆炸恒星的残余物，而更高能量的仪器，如那些使用X射线和伽马射线的仪器，使得研究极端状态下的物质行为成为可能，例如在脉冲星和炽热中发现的那些。

射电望远镜

射电望远镜和干涉仪通常使用光谱仪捕获和分析毫米波长分子光谱。从历史上看，这是使用模拟技术完成的，但最近的发展已经看到使用高速数字化仪与基于FFT的数据分析相结合。对于射电天文学，具有高采样率和宽带宽的频谱数字化仪可以在动态范围、频率稳定性、尺寸和成本方面提供优势。

在伽马射线天文学中，科学家观察到切伦科夫辐射是当伽马射线被地球大气吸收时产生的。检测到的切伦科夫辐射速度很快，仅持续几纳秒，而且水平很低。因此，需要快速灵敏的电子设备来检测现象。通常，探测器组排列成阵列，以便可以使用每个事件的到达时间来确定伽马射线的起源方向。

伽马射线

#2 虹科Spectrum方案

对于无线电和伽马射线天文学，虹科Spectrum提供了一系列的数字化仪产品，具有宽范围的带宽，采样率和动态范围，以便它们能够最好地满足应用的要求。当需要大动态范围和最大灵敏度时，高分辨率14位和16位数字化仪可用于捕获和分析频率高达250 MHz的信号。这些高分辨率卡提供出色的信噪比（高达72 dB）和无杂散动态范围（高达90 dB），因此可以检测和分析低电平信号。对于更高的频率，可提供8位数字化仪，提供高达5 GS/s的采样率和1.5 GHz带宽。

每个数字化仪卡可以有一到四个通道，最多八个卡可以与虹科Spectrum的StarHub系统连接在一起，以创建具有多达32个完全同步通道的仪器。这使得它们非常适合使用多个接收器或检测器的应用。数字化仪具有大型板载存储器（单卡多达 4 G samples）以及先进的数据流和数据读出模式，是捕获长而复杂信号的理想选择。板卡上的流模式数据可以通过PCIe总线快速传输到基于 RAID 的存储阵列，甚至可以捕获和存储数小时的信息。虹科Spectrum的SBench 6软件还可用于查看和鉴定信号，以及执行FFT计算以进行频域分析。

虹科 · 推荐板卡

22xx系列

33xx系列

44xx系列

虹科 · 产品特点

l 12、14 和 16 位分辨率

l 带 FIFO 读出的分段存储器

l 基于 GPU 的快速数据处理，使用SCAPP

l 采样率高达 10 GS/s，带宽超过 1.5 GHz

l 以高达 3 GB/s 的速度连续将数据流传输到 RAID 磁盘阵列

l 可用于创建具有多达 32 个完全同步通道系统的Star-Hub功能