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來(lái)源：Digikey 作者： Tawfeeq Ahmad 我們正在進(jìn)入一個(gè)多頻天文學(xué)的新時(shí)代，在這個(gè)時(shí)代，同時(shí)觀(guān)測不同類(lèi)型的無(wú)線(xiàn)電波增進(jìn)了我們對宇宙的理解，其效果遠超觀(guān)測單一類(lèi)型的無(wú)線(xiàn)電波所能達到的效果。就像把收音機調到特定的電臺一樣，射電天文學(xué)家可以調整望遠鏡，使其能夠接收來(lái)自數百萬(wàn)光年之外的無(wú)線(xiàn)電波。這些望遠鏡可以調整為觀(guān)測各種頻率，從而讓科學(xué)家們能夠收集有關(guān)宇宙現象的各種數據。利用先進(jìn)的計算機算法和尖端的信號處理技術(shù)，天文學(xué)家可以對這些信號進(jìn)行解碼，以用于研究各種宇宙事件和結構，包括恒星的誕生和死亡、星系的形成和演化，以及構成宇宙的各種物質(zhì)。 射電望遠鏡是一種天文儀器，專(zhuān)門(mén)用于探測和分析從大約 10 米 (30 MHz) 到 1 毫米 (300 GHz) 的寬波長(cháng)范圍內的射頻輻射。這種輻射由脈沖星、恒星、星系和類(lèi)星體等各種地外輻射源發(fā)出。射電望遠鏡探測微弱無(wú)線(xiàn)電輻射的效果取決于幾個(gè)關(guān)鍵因素：天線(xiàn)的尺寸和效率、用于信號放大和探測的接收器的靈敏度，以及數據處理質(zhì)量。 現代數字后端接收器采用前沿技術(shù)，可顯著(zhù)提高天文觀(guān)測的清晰度和細節。這些先進(jìn)的接收器利用尖端算法和高性能硬件高效處理大量數據，使得天文學(xué)家的研究能夠達到前所未有的精度。 射電望遠鏡系統的主要元器件是接收器。接收器的主要作用是將天線(xiàn)收集到的模擬信號轉換成數字形式，此過(guò)程對高級信號處理至關(guān)重要。這一轉換過(guò)程涉及多項關(guān)鍵任務(wù)，包括濾除噪聲、放大微弱信號以及將接收到的無(wú)線(xiàn)電波精確數字化。此外，數字后端接收器還負責管理高速數據傳輸，確保能夠快速、準確地處理和分析大量觀(guān)測數據。 通過(guò)提高信噪比和提供更精細的分辨率，這些接收器可以讓研究人員更深入地研究宇宙現象的復雜細節。這些先進(jìn)的數字后端接收器集成到射電望遠鏡中，為射電天文學(xué)領(lǐng)域帶來(lái)了徹底的變革。這一技術(shù)飛躍為研究和探索開(kāi)辟了新的道路，能夠提供關(guān)于宇宙及其無(wú)數現象的深刻見(jiàn)解�，F代射電望遠鏡的功能也得到了增強，現在能夠研究微弱和遙遠的天體，探測微弱的宇宙信號，探索宇宙的基本過(guò)程。 
圖 1：射電望遠鏡徹底改變了射電天文學(xué)領(lǐng)域。（圖片來(lái)源：iWave） 隨著(zhù)我們不斷改進(jìn)這些儀器和開(kāi)發(fā)創(chuàng )新技術(shù)，天文學(xué)領(lǐng)域取得突破性發(fā)現的可能性必將越來(lái)越高。數字后端技術(shù)的不斷進(jìn)步將進(jìn)一步增強天文學(xué)家揭開(kāi)宇宙奧秘的能力，從星系的形成和恒星的生命周期，到暗物質(zhì)的性質(zhì)以及宇宙膨脹的本質(zhì)。在不懈追求知識和不斷改進(jìn)觀(guān)測工具的推動(dòng)下，射電天文學(xué)的未來(lái)充滿(mǎn)了令人興奮的可能性。 iW-RainboW-G42M 系統級模塊 (SoM)（圖 2）集成了 ZU49DR 并與 ZU39 和 ZU29 兼容。該 SoM 由一個(gè)多元處理系統組成，包含一個(gè) FPGA、一個(gè) Arm Cortex-A53 處理器和一個(gè)實(shí)時(shí)雙核 Arm Cortex-R5，以及高速 ADC 和 DAC 通道，能夠無(wú)縫采集、處理和響應射頻信號。其配備板載 8 GB 64 位 DDR4 RAM，具有用于處理系統的糾錯碼，另有專(zhuān)用于可編程邏輯的 8 GB 64 位 DDR4 RAM。RFSoC SoM 憑借其業(yè)界領(lǐng)先的射頻通道數從眾多競爭對手中脫穎而出，該 SoM 提供 10 GSPS 的 16 通道 RF-DAC 和 2.5 GSPS 的 16 通道 RF-ADC。
圖 2：iW-RainboW-G42M SoM 包含一個(gè) FPGA、一個(gè) Arm Cortex-A53 處理器和一個(gè)實(shí)時(shí)雙核 Arm Cortex-R5。（圖片來(lái)源：iWave） 該 SoM 加入了集成超低噪聲可編程射頻 PLL，簡(jiǎn)化了 SoM 在最終產(chǎn)品中的使用方式，解決了與復雜時(shí)鐘架構相關(guān)的各種問(wèn)題。這樣的集成可擴大整個(gè)射頻信號鏈中的系統信號處理帶寬，同時(shí)還能增強 SyncE 和 PTP 網(wǎng)絡(luò )同步，確保達到最佳同步水平。采用 AMD Zynq UltraScale+ RFSoC Gen3 器件，該模塊非常適合需要緊湊型封裝、低功耗和實(shí)時(shí)處理能力的射頻系統。對于希望簡(jiǎn)化設計架構、加快射電望遠鏡天文數字后端部署、最大限度降低器件功耗和硬件開(kāi)發(fā)成本的客戶(hù)來(lái)說(shuō)，該模塊還是一種即用型解決方案。 iWave 推出由 G42M Zynq UltraScale+ RFSoC SoM 提供支持的 RFSoC PCIe ADC DAC 數據采集卡（圖 3）。該卡具有一個(gè) 3/4 長(cháng)度的 PCIe Gen3 x8 主機接口，用于連接計算機/服務(wù)器。采用前沿射頻和信號完整性設計方法，可確保高速連接。此外，該卡的適應性還能使其無(wú)縫集成到各種應用中，從而為現場(chǎng)部署提供通用的解決方案。
圖 3：iWave 的 iW-G42P-ZU49-4E008G-E032G-LIA 卡具有一個(gè) 3/4 長(cháng)度的 PCIe Gen3 x8 主機接口，用于連接計算機/服務(wù)器。（圖片來(lái)源：iWave） iWave RFSoC ADC DAC PCIe 卡增強了 RFSoC 的片上資源，提供： · 16 條 ADC 通道 4 x 直角 SMA 連接器，位于前面板上，帶平衡不平衡轉換器 (BW- 800 MHz - 1 GHz) 4 x 直式 SMA 連接器，帶平衡不平衡轉換器 (BW- 800 MHz -– 1 GHz) 4 x 直式 SMA 連接器，帶平衡不平衡轉換器 (BW- 700 MHz - 1.6 GHz) 4 x 直式 SMA 連接器，帶平衡不平衡轉換器 (BW- 10 MHz -– 3 GHz) · 16 條 DAC 通道 4 x 直角 SMA 連接器，位于前面板上，帶平衡不平衡轉換器 (BW- 800 MHz -– 1 GHz) 4 x 直式 SMA 連接器，帶平衡不平衡轉換器 (BW -800 MHz - 1 GHz) 4 x 直式 SMA 連接器，帶平衡不平衡轉換器 (BW -700 MHz - 1.6 GHz) 4 x 直式 SMA 連接器，帶平衡不平衡轉換器 (BW -10 MHz - 3 GHz) · NVMe PCIe Gen2 x2/x4 M.2 連接器 · FMC+ HSPC 連接器 該 SOM 和 PCIe 卡均為上市就緒產(chǎn)品，并配有全面的文檔、軟件驅動(dòng)程序和板級支持包。iWave 的產(chǎn)品長(cháng)壽命計劃確保模塊可長(cháng)期使用（10 年以上）。 結語(yǔ) 射電望遠鏡數字后端技術(shù)的進(jìn)步將幫助天文學(xué)家揭開(kāi)宇宙的神秘面紗，iWave 的元器件將為他們提供一臂之力。借助 iW-RainboW-G42M SoM 和 iW-G42P-ZU49-4E008G-E032G-LIA PCIe 卡，iWave 可幫助射電望遠鏡設計人員增強其數字后端。 |
