Urządzenia do analizy i rejestracji danych
(Ostatnia aktualizacja: 1999.07.07)
Ogólny schemat instalacji radioteleskopu 32-metrowego oraz miejsce przedstawianych tu urządzeń znajduje się na końcu tej strony.
Aktualnie używany terminal produkcji Penny & Giles (Wielka Brytania) jest wzorowany na systemie VLBA. Składa się on z trzech głównych bloków: zespołu konwerterów, formatera i rejestratora. Blok konwerterów IF (częstości pośrednich) realizuje przemianę częstości sygnału wejściowego z zakresu 500 – 1000 MHz do zakresu wideo. Zawiera on 8 (z możliwością powiększenia tej liczby do 14) konwerterów częstości, tzw. BBC. Każdy konwerter ma własną przemianę częstości z krokiem oscylatora 10 kHz, zestaw filtrów 0,064 – 16 MHz (w postępie dwójkowym) oraz wyjście sygnałowe (0 dBm) górnej (USB) i dolnej (LSB) wstęgi bocznej.
|
|
| Rys. V.1a: Terminal VLBI |
W bloku formatera następuje zamiana sygnałów analogowych pochodzących z BBC do postaci cyfrowej (konwersja jedno- lub dwubitowa) i przesłanie ich wraz z innymi ważnymi informacjami do rejestratora magnetycznego.
Blok rejestratora jest oparty o Sirius Laboratory Data Recorder firmy Penny & Giles zmodyfikowany przez dodanie lub zmianę specjalnej elektroniki read-write, stosów głowic (headstack) zgodnych z terminalem VLBA zamontowanych na specjalnej ruchomej platformie i kontrolera VME sterowanego przez mikroprocesor 68000.
 |
|
|
Cały terminal pracuje pod kontrolą komputera PC Pentium 130 (HP) i oprogramowania ,,Field System" opracowanego w GSFC, NASA. Szczegółowy opis tego urządzenia zawiera dokumentacja: Single/Dual Head Data Acquisition Recorder Rack Incorporating VME Control Rack, Penny & Giles Data Systems Ltd., Wookey Hole, Somerset (Anglia), 1995.
Szczegóły konstrukcyjne tego urządzenia znajdują się w 4-tomowej dokumentacji pt. Maszyna pulsarowa. Poniższy schemat pochodzi z pracy: Bryan A. Jacoby, A Broadband Receiver for High Frequency Observations of Radio Pulsars, Pennsylvania State University, 1997.
 |
| Rys. V.2: Niektóre szczegóły budowy maszyny pulsarowej |
Moduł korelatorów jest zbudowany na bazie płyty drukowanej (również zakupionej w USA). Został on zaadoptowany do technologii CMOS, by mógł być sterowany przez typową kartę I/O komputera PC; jedynie jego wejścia sygnałowe pracują w technologii ECL, by osiągnąć pełną szybkość pracy. Maksymalna częstotliwość pracy wynosi ponad 100 MHz, ograniczona została jednak do 100 MHz ze względu na własności samplerów cyfrowych. Oznacza to, że wstęga obrabianego sygnału wynosi maksymalnie 50 MHz. Płyta korelatorów zawiera cztery tory, każdy po 4096 kanałów, zatem używając czterech samplerów można złożyć wstęgę 200 MHz w trybie pracy autokorelacyjnej. Możliwy jest także korelacyjny tryb pracy, wtedy w każdym kanale dwa pierwsze korelatory dokonują autokorelacji sygnału a dwa kolejne 'kroskorelacji' (korelacji krzyżowej). 32-bitowe dane z każdego ze wszystkich 16 384 kanałów są wczytywane szeregowo do komputera sterującego w czasie 0,6 s. Komputer dokonuje niezbędnej obróbki i prezentacji danych.
 |
 |
| Rys. V.3: Spektrograf cyfrowy: płyta czołowa (na tle radioteleskopu 15-metrowego; zdjęcie z lewej) i płyta główna z 16 1024-kanałowymi scalonymi układami korelatorów (z prawej) |
Moduł samplerów opracowany i wykonany całkowicie w CA UMK zawiera cztery samplery pracujące z maksymalną prędkością 100 MHz. Wykonany jest w technologii ECL. Czułości wejść dopasowano do poziomu sygnałów wyjściowych z BBC terminala VLBI. Samplery są w istocie dwubitowymi przetwornikami analogowo-cyfrowymi. Ich cztery logiczne stany wyjściowe są przekształcane na trzy liczby dwubitowe akceptowane przez korelatory. Moduł samplerów zawiera także układ formowania i dystrybucji częstotliwości taktowania, układy automatyki poziomu zera i stabilne źródło napięć odniesienia (poziomy próbkowania sygnału w.cz.).
Moduł syntezera sygnałów zegarowych wytwarza 16 częstotliwości od 1 MHz do 64 MHz w postępie dwójkowym oraz dodatkowo 100 MHz by uzyskać pełną szybkość korelatora. Częstotliwości te są synchronizowane fazowo (PLL) do wzorcowej częstotliwości 10 MHz pochodzącej z wzorca wodorowego. Moduł ten wykonano w technologii ECL.
Moduł komputera PC Pentium w wersji przemysłowej zawiera 32 MB RAM, dysk twardy 2,3 GB, dwie typowe karty I/O, kartę sieciową do komunikacji zewnętrznej. Pracuje pod systemem operacyjnym LINUX.
Moduł chłodzenia płyty korelatorów jest niezbędny ze względu na dużą moc rozpraszaną w każdym z układów scalonych korelatorów (około 4 W, około 64 W na płycie). Aby dodatkowo zabezpieczyć układy korelatorów zastosowano czujniki termiczne, które w razie uszkodzenia wentylatorów chłodzących odcinają zasilanie płyty modułu korelatora.
Moduł zasilaczy układu składa się z dwóch typowych zasilaczy komputerowych o mocy 200 W do zasilania komputera i płyty korelatora oraz wykonanych w CA UMK zasilaczy do logiki ECL (-5,2 V, -2 V) i zasilania części analogowej ±5 V.
 |
| Rys. V.4: Schemat blokowy spektrografu szerokopasmowego |
| Ogólny schemat instalacji RT32 |
 |