Широкополосная цифровая система преобразования сигналов BRAS (Broadband Acquisition System)

Система ШСПС или BRAS (Broadband Acquisition System) основана на цифровой обработке сигналов промежуточных частот (ПЧ) с выходов радиоастрономических приемных устройств и реализует модульный принцип построения. Она состоит из восьми одинаковых модулей каналов цифрового преобразования сигналов (КЦП), модуля синхронизации и узла электропитания (рис. 1). Соединение модулей между собой осуществляется через кросс-плату, на которой разветвляются сигналы синхронизации и управления модулями КЦП. Наличие в системе единого модуля синхронизации обеспечивает синхронное формирование цифровых потоков на выходах всех восьми каналов ШСПС.

В каждом КЦП входные сигналы в полосе частот 1 – 1.5ГГц, поступающие с выхода соответствующего приемного устройства радиотелескопа, преобразуются в цифровой информационный поток в формате VDIF, который затем по оптическому интерфейсу 10GEthernet транслируется в устройство буферизации данных радиотелескопа. КЦП содержит входной фильтр, ограничивающий спектр сигнала по ширине полосы частот, аттенюатор для установки уровня сигнала на входе канала, быстродействующий аналого-цифровой преобразователь (АЦП) типа ADC081500, программируемую логическую микросхему (ПЛИС) типа XC6SLX100TSpartan-6, в которой происходит измерение среднеквадратического значения сигнала, цифровое 2-битовое квантование и формирование цифрового потока в формате VDIF, а также выходной оптический трансивер.

В модуле синхронизации происходит формирование сигналов тактовых частот 1024 МГц для АЦП и 256 МГц для ПЛИС, а также их привязка по фазе к поступающим от системы частотно-временной синхронизации радиотелескопа (СЧВС) сигналам опорной частоты 100 МГц и шкалы времени 1 Гц. Кроме того, в модуле синхронизации осуществляется формирование секундных импульсов меток времени для цифровых потоков в формате VDIF и измерение задержек между этими метками и секундными импульсами шкалы времени радиотелескопа (1 Гц ШВ), а также импульсами от приемника Глобальной спутниковой навигационной системы (1 Гц ГНСС).

Модуль КЦП

Модуль синхронизации

Распределенная система управления ШСПС реализована на контроллерах в ПЛИС КЦП и модуле синхронизации. Сигналы управления между модулями передаются через интерфейс UART. Интерфейс связи (Ethernet) с центральным компьютером управления радиотелескопом размещен в модуле синхронизации.

По сравнению с существующими системами ШСПС обеспечивает расширение полосы пропускания каналов до 512 МГц и увеличение суммарной скорости выходного информационного 2-битового потока до 16 Гбит/с.

Основные параметры ШСПС

Модульное исполнение системы со съемными модулями стандарта Europack обеспечивает удобство при эксплуатации, а вибростойкий корпус с электромагнитной экранировкой и габаритами 440x310x235 мм позволяет разместить ШСПС в угломестной кабине радиотелескопа. Узел электропитания типа AC-DC фирмы DeltaElektronika размещается в том же корпусе вместе с модулями системы.