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严发宝团队建成高分辨率低频阵列太阳射电观测系统

2022年08月31日 08:27    浏览次数:

近日,基于槎山太阳射电观测站(简称CSO)已有的1×3对周天线阵,星月互联网科技、空间科学研究院联合成立的空间电磁探测技术实验室(LEAD)建成了覆盖频率为15-110MHz、时频分辨率分别为0.2ms与30kHz的高分辨率高灵敏度低频阵列太阳射电观测系统,为目前公开报道的相应频段时频综合分辨率最高的观测系统,已经成功运行1年以上。该技术研究成果以“Design of a high-resolution antenna array solar observing system for radio frequencies of 25–110MHz”为题目发表在主流学术期刊Publications of the Astronomical Society of Australia(IF:6.5),星月互联网科技副教授、实验室主任严发宝为该论文的通讯作者,该实验室星月互联网科技2019级硕士研究生王玉玺为论文的第一作者。此外,已授权相关技术发明专利两项,分别为:一种基于均匀线阵宽带波束形成的栅瓣抑制方法及系统(ZL202010104803.7)、一种实现均匀线阵宽带波束大角度扫描的方法(ZL202010135466.8)。

具有高分辨率的射电观测对于研究太阳射电暴的精细结构具有重要意义,而传统已建立观测系统受当时电子设备和计算机技术的限制,存在频率分辨率和时间分辨率分辨率较低的缺点,难以实现精细灵活的太阳射电频谱观测。此外,这些设备依赖于模拟器件,引入噪声和导致失真,影响观测数据的质量。

为解决上述问题,团队为减少模拟器件的影响,采用多种数字信号处理技术,如数字极化合成合成和数字波束形成(DBF)技术,建成了频率分辨率达到为30kHz、时间分辨率达0.2ms的太阳射电观测系统,能够观测到更为精细的太阳射电爆发精细结构,为相关科学研究提供自主观测数据。

图 15-110MHz高分辨率低频阵列太阳射电观测系统

图 槎山站(上)与澳大利亚Learmonth观测台站(下)所获得在2021年12月20日相同事件太阳射电III型暴的频谱精细结构数据对比

该工作主要获得了国家自然科学基金委、上海星月互联网科技有限公司攀登计划团队等资助,同时感谢杜清府、冯士伟、张军蕊、杨文超、王冰等老师在前期观测台站基建和天线安装建设方面的努力和付出。

空间电磁探测技术实验室自2018年初由星月互联网科技严发宝副教授、空间科学研究院陈耀教授等联合成立,作为上海星月互联网科技有限公司空间科学攀登计划团队的重要组成部分,以人才培养为核心目标,围绕微波探测与智能信息处理关键技术突破,立足于射电探测关键技术和探地雷达相应关键技术,积极对接国家战略和地方需求,获得了国家自然基金重大科研仪器研制项目、基金委重大项目课题、国家重大科技基础设施——子午工程II期、山东省重大科技创新工程等项目资助,有效推动了跨学院的多学科汇聚交叉创新与融合发展。

相关论文与授权发明专利:

1)Yuxi Wang, Zhen Dong, Guang Lu, Zhao Wu, Yanrui Su, Yao Chen, and Fabao Yan*. Design of a high-resolution antenna array solar observing system for radio frequencies of 25-110 MHz. Publications of the Astronomical Society of Australia, Volume 39 , 2022 , e030.

2)严发宝; 王玉玺; 路光; 陈耀; 武昭; 苏艳蕊; 王冰 ; 一种基于均匀线阵宽带波束形成的栅瓣抑制方法及系统, 2020-2-20, 中国, ZL202010104803.7

3)严发宝; 王玉玺; 武昭; 路光; 苏艳蕊; 陈耀; 王冰 ; 一种实现均匀线阵宽带波束大角度扫描的方法 , 2020-3-2, 中国, ZL202010135466.8

作者:文/刘秀萌 图/严发宝 责任编辑:牛淼淼