子午工程二期宽波段太阳射电频谱监测

为实现太阳射电的全波段观测,子午工程二期太阳-行星际监测链分系统将建设4套太阳射电频谱仪,覆盖十米波-米波-分米波-厘米波波段,将为太阳物理和空间天气研究和业务提供可靠的数据支撑.文中介绍了全波段射电频谱仪的系统构成和主要技术参数,对数据产品和定标过程进行了描述.

太阳射电爆发干扰导航通信机理及影响表征分析

太阳射电爆发是一种潜在的导航系统干扰因素。通过导航信号模型推导,分析了其干扰导航信号的机理,提出太阳射电爆发干扰导航通信的影响方程与太阳射电爆发流量、接收机性能以及太阳–天线高度角有关,其中太阳射电流量总功率与信号的信噪比下降呈正相关;同时受到太阳–天线高度角和有效面积的制约,又与接收机环路滤波器响应函数呈卷积关系。通过对2003年10月28日、2006年12月6日和2015年11月4日事件中GPS失锁情况分析,发现同一次事件中同一站点不同接收机的失锁率不同;同一次事件中不同纬度的接收机失锁率不同,以及在同一次事件中L波段(1~2 GHz)太阳射电爆发频谱不均匀的条件下,L1和L2频段信号的信噪比下降情况也不同。从上述三个事件的观测表征验证了上述影响方程的分析正确性。

遮挡效应的太阳射电观测和仿真

遮挡效应是多天线复杂系统设计一个重要考虑因素。国家重大科技基础设施项目子午工程二期建设完成后,明安图台站各类天线总数将达到373套。受限于测试场地、模型复杂度和计算量,特别是对电大尺寸障碍物的遮挡效应通常很难实测和预测。明安图台站太阳射电望远镜(Mingantu Solar Radio Telescope,MST)在2017~2020年S,C和X频段的观测数据显示了以20 m天线和远方丘陵为障碍物的遮挡效应,并可以分为天线、大气和丘陵3个不同特性区域。基于ITU-R P.526-15建议书单刃峰绕射损耗预测方法,进行20 m天线反射面仿真建模和近似计算。观测和仿真结果显示,绕射损耗随频率变化趋势基本一致,遮挡效应与波长、障碍物特性及其相对源和接收天线的距离和角度、接收设备的天线波束和动态范围等有关。

基于LabVIEW的双通道太阳射电频谱观测系统设计

太阳射电爆发是太阳耀斑和日冕物质抛射等爆发过程的重要表现形式,是卫星通信和导航系统、地面电网系统、人类生活环境的潜在影响因素之一。对太阳射电爆发的监测与研究不仅可以预报空间天气,还可以作为太阳物理的研究工具。介绍了基于LabVIEW平台设计开发的双通道高速太阳射电频谱观测系统,针对太阳射电爆发具有随机性和持续时间短、变化快的特点实现对太阳射电爆发的监测。系统采用高速信号采集卡以1.5 GS/s的速率进行信号采集,系统时间分辨率可达4 ms,频率分辨率达45.7764 kHz。采集的信号经过快速傅里叶变换(Fast Fourier Transform,FFT)功率谱分析处理后输出显示其频谱图和瀑布图,得到太阳射电爆发的频率、强度以及持续时间等信息。观测数据利用文件传输协议(File Transfer Protocol,FTP)上传至服务器,实现存储资源的优化,观测数据的共享。该系统集成度高,可以应用于分析澄江抚仙湖观测基地11 m太阳射电望远镜输出的70~700 MHz信号。

基于长椭球面波函数去卷积方法的高动态范围太阳射电成像

利用综合孔径射电望远镜对太阳进行观测时,通过对图像中存在的明亮扩展源进行准确建模并移除,可以更好地观测视场内的微弱源并提高图像的动态范围。在射电天文领域,主要利用CLEAN算法对图像中的明亮源进行移除,以显示微弱的背景。然而,使用图像像素作为基函数的CLEAN算法的固有限制导致其对扩展源的建模效果较差。为了克服这种限制,将基于长椭球面波函数(Prolate Spheroidal Wave Functions,PSWF)的去卷积方法应用于太阳射电成像。PSWF最优正交基由脏图中的感兴趣区域(Region of Interest,ROI)和UV覆盖共同决定。为了验证该方法的有效性,基于PSWF正交基对均匀圆环阵观测的太阳射电图像进行去卷积,并从动态范围和保真度两个方面定量化对比了CLEAN算法和基于PSWF正交基方法的性能。基于PSWF正交基去卷积方法剩余脏图中的微弱源更接近真实情况且动态范围更高。

太阳射电爆发现象中的电子回旋脉泽辐射

太阳射电爆发(Solar Radio Burst,SRB)是太阳高能电子与背景等离子体相互作用产生的感应辐射现象,其多样的动力学谱类型及其复杂的精细结构反映了辐射源区磁等离子体结构状态丰富的物理信息,而相关辐射机制则是解读相关物理信息的关键工具.长期以来,在SRB辐射机制的研究中一直存在着争议不决的两种主要机制,即等离子体辐射机制和电子回旋脉泽(Electron Cyclotron Maser,ECM)辐射机制.近年来,针对传统的ECM辐射机制应用到SRB现象时遇到的一些主要困难,发展了由幂律谱电子低能截止驱动和包含快电子束自生阿尔文波效应的新型ECM驱动模型,并成功应用于解释各类不同SRB动力学谱的形成机制.基于这些新型的ECM辐射模型,系统地总结了ECM辐射机制在各种不同类型SRB现象中的应用,并对它们不同动力学谱结构的形成给出了一致统一的物理解释.

21cm波段ms级太阳射电爆发形态分析

本文利用10米天线上21cmms级连续无间隙快速记录系统，在第22周太阳峰年期间观测到大量的分米波段的太阳射电尖峰辐射的快速活动资料，对这些资料进行分析、比对发现尖峰辐射的快速活动至少包括：毛刺型、缓变型、缓变脉冲型、脉冲型、开关型．同时也对太阳射电尖峰辐射与其它共生现象进行分析，并对尖峰辐射的形态进行了简单的讨论．

分米波毫秒级太阳射电爆发的几个形态

介绍使用１０ｍ天线上２１ｃｍ波段ｍｓ级连续快速记录系统，观测到分米波太阳射电快速活动的几种形态、特征、尖峰辐射及其共生现象。

云南天文台太阳射电研究进展

回顾了自１９７９年以来云南天文台太阳射电天文仪器、技术和方法以及研究方面的进展。

太阳射电快速记录系统中方波隔离放大器的研制

本文指出了太阳射电快速记录系统中方波隔离放大器研制的必要性，并简要介绍了设计出发点，工作原理。

米波太阳射电频谱仪的科学目标和技术方案

介绍了70～700 MHz低频太阳射电频谱仪的科学目标和技术方案,给出了11 m网状抛物面天线、接收系统、数字频谱终端的技术指标。并对系统的整机噪声系数、灵敏度、最小可测流量密度、LNA输入端的噪声功率进行了估计。系统频谱分辨率优于0.2MHz,时间分辨率最高可达2 ms。

2006年12月13日太阳射电暴对GPS观测的影响

日地空间环境不仅影响航天器运行和安全,也是导航、定位和通信等无线电应用系统主要的误差源.其中来自太阳L波段的射电暴被认为是全球导航卫星系统(GNSS)稳定和性能的潜在威胁因素,当L波段射电爆发达到一定阈值时,将给用户带来不同程度的射电噪声干扰,严重时会引起接收机失锁和定位服务中断.本文对2006年12月13日太阳射电暴对GPS造成的影响进行了研究,利用太阳射电观测数据、L波段闪烁观测数据和向阳面不同区域的GPS观测网数据,分析GPS观测对射电暴的响应.结果表明,此次事件对GPS观测产生了明显的影响,射电暴期间GPS发生幅度闪烁事件和明显失锁现象,多个台站上空的多颗GPS卫星信号完全中断长达6 min左右,且多个台站上空锁定的卫星数目小于4颗,使得GPS定位完全失效.相对而言,射电暴期间日下点附近的GPS台站受到的影响比远离日下点的大.

三频段太阳射电望远镜与空间天气

基于地基望远镜对太阳射电辐射流量进行长期监测是空间天气预报的一种重要手段,用来预报太阳活动引发的地球上的各种扰动。明安图和塔什库尔干两台新的三频段(10.7 cm,6.6 cm和3.3 cm)太阳射电望远镜将服务于我国的空间天气监测和预报,介绍了系统的结构和设计特性、双噪声源定标方法。系统稳定性优于1%(10 h),灵敏度优于1 sfu。展示了明安图太阳射电望远镜2017年试观测的初步结果。

1-2GHz太阳射电动态频谱仪

本文描述了北京天文台研制的１－２ＧＨｚ太阳射电动态频谱仪的性能、结构、初步观测结果及进一步改进计划．

2.6—3.8GHz太阳射电动态频谱仪

给出北京天文台 ２．６—３．８ ＧＨ_(ｚ)太阳射电动态频谱仪的性能、结构及初步观测结果．

2015年11月4日太阳射电爆发干扰导航信号事件中的X射线先兆分析

太阳射电爆发是无线通讯特别是卫星导航通讯的潜在影响因素之一。2015年11月4日的太阳射电爆发事件在1415 MHz点频的流量达到了峰值5800 SFU(Solar Flux Unit,太阳射电流量单位,1 SFU=10^(-22) W/(m^(2)·Hz)),位于日下点的欧洲全球定位系统(Global Positioning System,GPS)和瑞典的航空导航系统均受到了影响。分析了此次事件产生源活动区的X射线流量变化与射电流量变化之间的时间关系;通过比对,X射线的流量抬升时间较射电阈值有30 min的提前量。随后讨论了提前量之间的物理背景,即软硬X射线分别对应热电子和非热电子辐射,而非热电子是产生能够造成此类空间天气事件射电爆发的物理条件,X射线由软转硬的过程中流量的抬升变化,为进一步防控这类空间天气事件提供了一种有效的手段。

空间甚低频太阳射电Ⅲ型爆研究进展

太阳非热高能粒子流是产生灾害性空间天气事件最主要的驱动源之一,其主要观测特征是具有快速频率漂移特征的射电Ⅲ型爆。主要介绍了国际上在空间甚低频波段(<30 MHz)太阳射电Ⅲ型爆的主要观测设备和研究进展,包括具备高时间–频率分辨能力的空间和月基甚低频频谱仪等,对存在的主要问题进行了详细讨论,系统分析了空间甚低频射电探测器观测数据在太阳射电Ⅲ型爆研究方面的主要科学目标和应用前景。

微波Ⅲ型爆发在1-2GHz太阳射电快速频谱仪上的观测

叙述了１９９７年１月至１９９８年４月，使用北京天文台７ｍ射电望远镜在１－２ＧＨｚ频率上观测的微波Ⅲ型爆发的分析结果．共分析６０个事件，获得了单峰、多峰、群集和负吸收微波Ⅲ型爆发的四种型别．通过对它们的频宽、频漂、偏振等重要参量的分析，初步得出微波Ⅲ型爆发在１－２ＧＨｚ上的一些基本特性．

8．6毫米波段太阳射电亮度温度分布

本文根据１９８０年２月１６日的８．６毫米波长射电日食观测资料，计算了太阳射电辐射的亮度温度的径向分布．由日食过程的第一、第二和第三接触的计算结果表明，在日面光学边缘内侧的二角分范围内，均存在明显的单峰状增亮结构．三个接触的平均增亮峰值约为１８％，增亮区的射电辐射占日面总辐射的４％．日食当天在８．６毫米波段上测得的日面平均亮度温度为９７２７Ｋ．

太阳射电频谱日像仪光纤传输技术分析与性能测试

分析了光纤传输系统的特性,及其对太阳射电频谱日像仪的影响。根据日像仪系统的传输性能要求,对四种光纤传输方案进行了综合比较,最终选择模拟光纤传输系统作为建设方案。在选定方案的基础上对相关设备的性能进行了测试,并针对设备测试与对卫星信号的现场实际相关接收测试结果进行分析,验证了拟定方案的可行性。最后,提出构建太阳射电频谱日像仪光纤传输系统需要进一步解决的问题和需深入探讨的内容。