相关处理系统中的数据再循环技术及实现

　　1　概述

　　甚长基线射电干涉测量(VLBI)是60年代射电天文领域中出现的一项新技术.这一技术方法将相距遥远的两台或多台射电望远镜组合成一套射电干涉仪系统,实现了万分之几角秒的超高分辨率,从而使其在测量分辨率方面大大超过了各种地面光学天文观测手段[1].

　　澳大利亚是较早发展VLBI技术的国家,拥有南半球最大的VLBI系统. ATNF(Aus-tralia Telescope National Facility)目前拥有8台大型的射电望远镜,它们是位于Narrabri的一个由6台22m天线组成的天线阵、位于Coonabarabran的另一台22m天线和位于Parks的一台64m天线.

　　2　相关处理器简述

　　相关处理器是构成VLBI的关键系统之一.它将来自2台天线的射电信号进行互相关计算(其中的一组信号经过精密的时延补偿),获得互相关函数,经过进一步的处理获得分辨率极高的射电信息.

　　传统的数字型相关处理器的结构如图1所示[2].在这种方法中,时延由移位寄存器产生,时延的基本单位为一个Nyquist取样间隔.因此要产生一系列离散的时延值便需要有相应数量的器件,且每一个器件都需要工作在与输入信号同样的频率上.

　　ATNF的相关处理器没有采用传统的结构,而是采用Dr.J.R.Ables提出的并行结构,使用一个32×32数据相关处理器阵列,处理32对并行数据流,如图2所示.阵列中的每一个相关处理器都工作在相同的16Mbits/s速率上.并行输入的32位X和Y信号实际上是两路信号相邻的32个样品值[3].当使用全部32位输入时,相关处理器可以处理带宽为256MHz的1_bit数据(采样速率为32×16Mbits/s,带宽为采样速率的一半)或带宽为128MHz的2_bit数据.当每隔一位使用时,相关处理器可以处理带宽为64MHz的2_bit数据,而仅使用其中一位时,带宽将变为4MHz(2_bit) .表1示出信号带宽与有效的X, Y输入位数之间的关系.

　　3　数据再循环

　　上面提到,32×32数据相关处理器阵列中的每一个相关处理器都工作在16MHz速率上.由表1可知,X, Y输入各用一位,即仅用一个相关处理器时,16MHz的采样速率刚好处理4MHz带宽的射电信号.当射电信号的带宽小于4MHz时,仅用一位的X, Y输入也将出现相关处理器的运行速率大于输入信号速率的情况.为了充分利用处理器的速度,有必要采用一种数据再循环技术[4].

　　数据再循环技术的思路是:带宽小于4MHz的输入信号不是直接送到处理器的输入端,而是以低于16Mbits/s的速率首先存入一个较大的再循环存储器中,一段时间后再从这个再循环存储器中以固定的16Mbits/s速率读入处理器中.再循环存储器分成容量相等的两个部分(BANK0和BANK1),输入数据首先存入BANK0,经过一段时间t后,数据输入切换到BANK1,与此同时BANK0中的数据开始读出.