Digital Base Band Converter As Radar Vlbi Backend / Dbbc Kā Ciparošanas Sistēma Radara Vlbi Novērojumiem

Abstract A digital base band converter (DBBC) system has been developed by the Istituto di Radioastronomia (Noto, Italy) for increasing the sensitivity of European VLBI Network (EVN) by expanding the full observed bandwidth using numerical methods. The output data rate of this VLBI-backend is raised from 1 to 4 Gbps for each radiotelescope. All operations related to the signal processing (frequency translation, amplification, frequency generation with local oscillators, etc.) are transferred to the digital domain, which allows - in addition to well-known advantages coming from digital technologies - achieving better repeatability, precision, simplicity, etc. The maximum input band of DBBC system is 3.5 GHz, and the instantaneous bandwidth is up to 1 GHz for each radio frequency/intermediate frequency (RF/IF) out of the eight possible. This backend is a highly powerful platform for other radioastronomy applications, and a number of additional so-called personalities have been developed and used. This includes PFB (polyphase filter bank) receivers and Spectra for high resolution spectroscopy. An additional new development with the same aim - to use the DBBC system as a multi-purpose backend - is related to the bi-static radar observations including Radar VLBI. In such observations it is possible to study the population of space debris, with detection of even centimetre class fragments. A powerful transmitter is used to illuminate the sky region to be analyzed, and the echoes coming from known or unknown objects are reflected to one or more groundbased telescopes thus producing a single-dish or interferometric detection. The DBBC Radar VLBI personality is able to realize a high-resolution spectrum analysis, maintaining in the central area the echo signal at the expected frequency including the Doppler shift of frequency. For extremely weak signals a very large integration time is needed, so for this personality different input parameters are provided. The realtime information can then allow exploring easily the desired range of search for unknown or not fully determined orbit objects. These features make Radar VLBI personality most useful in the space debris measurements. Kopsavilkums DBBC sistēma izstrādāta Noto Radioastronomijas institūtā. Sistēmas galvenaisuzdevums - palielināt visa Eiropas VLBI tīkla jutību - realizēts, palielinotvisas novērojamās joslas platumu un pielietojot ciparu signālu apstrādes metodes.Izejas datu plūsma palielināta no 1 līdz 4 Gbps katram radioteleskopam un visasoperācijas, kas saistītas ar signālu apstrādi (frekvences pārveidošana, pastiprinājums,iekšējie ģeneratori, utt.), realizētas digitālā formā, kas ļauj iegūt nozīmīgusuzlabojumus atkārtojamībā, precizitātē, vienkāršībā, nemaz neminot vispārzināmāspriekšrocības, ko nodrošina digitālo tehnoloģiju izmantošana. Maksimālā ieejassignāla frekvenču josla ir 3.5 GHz, un momentānais joslas platums ir līdz 1 GHz uzkatru no astoņiem iespējamajiem RF/IF kanāliem. Šī datu reģistrācijas sistēma irļoti veiktspējīga platforma ne tikai EVN, bet arī citiem radioastronomijas pielietojumiem,un papildus tiek izstrādāta vesela virkne programmatūras pakotņu, kasvēl vairāk paplašina sistēmas funkcionalitāti. Tas ietver PFB (Polifāzes FiltruBanka) uztvērējus „Spectra”, kas piemēroti augstas izšķirtspējas spektroskopijasvajadzībām. Papildus realizēts jaunas programmatūras risinājums, ar mērķiizmantot DBBC sistēmu kā daudzfunkcionālu datu ciparošanas iekārtu, kasizmantojama bistatiskiem radara novērojumiem, tai skaitā arī radara VLBInovērojumiem. Šāda veida novērojumos tiek pētīta kosmisko atlūzu populācija,nodrošinot iespēju detektēt pat centimetra izmēru objektus. Debess apgabalaapstarošanai tiek izmantots jaudīgs raidītājs, un tiek analizēts atbalss signāls, kasatstarojas no zināmiem vai nezināmiem objektiem un tiek uztverts ar vienu vaivairākiem teleskopiem uz Zemes, tādējādi realizējot vienas antenas vai interferometrisku signāla detektēšanu. DBBC sistēma ar radara VLBI programmatūruspēj realizēt augstas izšķirtspējas spektra analīzi, saglabājot atbalss signālu arsagaidāmo frekvenci centrālajā zonā un ieskaitot nepieciešamās Doplera frekvencesnobīdes korekcijas. Tālāk, izmantojot dažādus ievadparametrus, iespējamspielietot ļoti ilgu integrācijas laiku ārkārtīgi vāju signālu detektēšanai. Izmantojotreālā laika informāciju, turpmāk ir iespējams viegli analizēt nepieciešamo apgabaluun detektēt nezināmus objektus vai objektus ar neprecīzi zināmiem orbītu parametriem.Rakstā izklāstītas paredzamās minētās programmatūras funkcijas un tāsizmantošanas plāni pirmajos novērojumos.