面向FAST的宽带高灵敏度相控阵馈源系统设计关键技术研究

结题报告
项目介绍
AI项目解读

基本信息

  • 批准号:
    U1931129
  • 项目类别:
    联合基金项目
  • 资助金额:
    54.0万
  • 负责人:
  • 依托单位:
  • 学科分类:
    A3303.高能、紫外、光学、红外和射电技术方法研究
  • 结题年份:
    2022
  • 批准年份:
    2019
  • 项目状态:
    已结题
  • 起止时间:
    2020-01-01 至2022-12-31

项目摘要

The new generation of receiver system for radio telescope is developing towards a high comprehensive performance of broader working bandwidth, higher sensitivity and larger field of view as well as faster survey speed. The phased array feed (PAF) with both broadband and high sensitivity will be the development trend of high performance feed for radio astronomy in the future. It is hopeful to correct the Coma effect caused by the deformation and direction errors of the reflector, improve the antenna efficiency, eliminate radio frequency interference and suppress standing wave caused by near-field scattering of the feed cabin so as to speed up continuous scanning and survey of large sky area for large radio telescopes.. The design scheme of broadband (700 MHz-1.5 GHz) high-sensitivity phased array feed system for FAST will be studied in this project. We will focus on key technologies in the hardware design of wide-band PAF low-noise array, the synthesis algorithm of digital beam synthesis pattern in complex environment and the performance evaluation of PAF system. The system simulation analysis and experimental verification of the first broadband low-noise PAF system prototype at room temperature will be carried out. The proposed research will set up solid foundation both theoretically and experimentally for future development of the FAST L-band broadband phased array feed system.
新一代射电望远镜接收系统向着集更宽的工作带宽、更高的灵敏度、更大的观测视场和更快的巡天速度于一体的高综合性能方向发展。兼具宽带和高灵敏度的相控阵馈源(Phased Array Feed,PAF)作为射电天文高性能馈源的发展趋势,有望纠正反射面的形变和指向带来的相差,提高天线效率,抑制射频干扰,消除馈源支撑近场散射引起的驻波,有利于大型射电望远镜的大天区连续扫描与快速巡天观测。.本课题以大型射电望远镜FAST为依托,首次开展面向FAST的宽带(700MHz-1.5GHz)高灵敏度相控阵馈源的系统设计方案的研究,解决宽带PAF低噪声阵列硬件设计、复杂环境下数字波束合成方向图综合算法以及PAF系统性能评估方面的关键问题和技术瓶颈。完成第一代常温宽带低噪声PAF系统原理样机的系统仿真分析和观测实验验证。为未来FAST L波段宽带高灵敏度相控阵馈源系统的全面研制奠定坚实的理论和实验基础。

结项摘要

本项目结合射电望远镜光路分析,提出有源接收集成一体化的密集型PAF系统设计方案,开展人工智能优化算法的PAF波束赋形研究,完成 FAST P-L波段有源PAF系统设计样机加工及实验平台搭建,实测相控阵馈源系统噪声温度小于50K,编写了基于模拟波束合成和数字波束合成的大规模相控阵馈源混合算法程序。项目发表SCI/EI论文12 篇(第一作者、通讯作者论文7篇),受理专利1项,授权软件著作权1部。本项目相关PAF系统设计研究成果用于上海天文台、中国电子科技集团公司“C波段制冷相控阵馈源的研制”项目,设计的宽带低噪声馈源接收系统用于贵州师范大学4.5米天线阵列,已成功观测到脉冲星与中性氢,设计的馈源形式用于CMB毫米波90-150GHZ硅堆叠天线与阵列;本项目研究成果《大规模相控阵馈源混合波束合成算法软件》,已用于子午工程II期行星际闪烁射电望远镜大规模相控阵馈源波束合成实验测试和调试验证。

项目成果

期刊论文数量(7)
专著数量(0)
科研奖励数量(0)
会议论文数量(3)
专利数量(1)
Development of wideband orthomode transducers for FAST cryogenic receiver system
FAST低温接收系统宽带正模传感器的开发
  • DOI:
    10.1088/1674-4527/20/5/71
  • 发表时间:
    2020-05
  • 期刊:
    Research in Astronomy and Astrophysics
  • 影响因子:
    1.8
  • 作者:
    Fan Jin;Zhu Kai;Gan Heng-Qian;Jiang Peng;Yang Jian;Cao Yang;Liu Hong-Fei;Zhang Hang;Guo Ming-Lei;Shi Xiang-Wei
  • 通讯作者:
    Shi Xiang-Wei
Investigation of ultra-wideband Bowtie antennas for phased array feed application
用于相控阵馈电应用的超宽带领结天线的研究
  • DOI:
    10.1002/mmce.22397
  • 发表时间:
    2020
  • 期刊:
    INTERNATIONAL JOURNAL OF RF AND MICROWAVE COMPUTER-AIDED ENGINEERING
  • 影响因子:
    1.7
  • 作者:
    Fan Jin;Yang Jian;Yan Yihua;Liao Wan-Chun;Yong Wai Yan;Zhan Dezhi
  • 通讯作者:
    Zhan Dezhi
Robust Beamforming Based on Graph Attention Networks for IRS-Assisted Satellite IoT Communications.
基于图注意网络的鲁棒波束成形,用于 IRS 辅助卫星物联网通信
  • DOI:
    10.3390/e24030326
  • 发表时间:
    2022-02-24
  • 期刊:
    Entropy (Basel, Switzerland)
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    Cao H;Zhu W;Feng W;Fan J
  • 通讯作者:
    Fan J
Development of a 70-110 GHz silicon corrugated horn for cosmic microwave background experiment
用于宇宙微波背景实验的70-110 GHz硅波纹喇叭的研制
  • DOI:
    10.1002/mmce.22996
  • 发表时间:
    2022
  • 期刊:
    INTERNATIONAL JOURNAL OF RF AND MICROWAVE COMPUTER-AIDED ENGINEERING
  • 影响因子:
    1.7
  • 作者:
    Feng Zhao;Li Jia-Ning;Li Zheng-Wei;Xu Yu-Peng;Liu Cong-Zhan;Fan Jin;Shu Shi-Bo;Gao Guan-Hua;Zhang Yi-Fei;Lu Xue-Feng;Li Xu-Fang;Lu Fang-Jun;Zhang Ai-Mei;Gu Yu-Dong;Xu Yu;Xu He;Wu Di;Wang Ying
  • 通讯作者:
    Wang Ying
Gradient-guided attentional network for radio transient localization with the cluster-feed telescope
使用集群馈送望远镜进行无线电瞬态定位的梯度引导注意力网络
  • DOI:
    10.1109/tgrs.2022.3167762
  • 发表时间:
    2022
  • 期刊:
    IEEE Transactions on Geoscience and Remote Sensing
  • 影响因子:
    8.2
  • 作者:
    Hailin Cao;Junhui Peng;Jin Fan;Wai Yan Yong;Decheng Wu
  • 通讯作者:
    Decheng Wu

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其他文献

基于焦面场的多波束反射面天线二维DOA估计
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2019
  • 期刊:
    系统工程与电子技术
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    何山红;纪萌茜;解良玉;范瑾
  • 通讯作者:
    范瑾
不同铝化合物对 PC12 细胞毒性作用比较
  • DOI:
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  • 发表时间:
    2017
  • 期刊:
    中国职业医学
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    段春梅;范瑾;刘承芸;张玲;牛侨
  • 通讯作者:
    牛侨
一种快速稳健的致密焦面阵列馈源设计方法
  • DOI:
    10.11999/jeit190026
  • 发表时间:
    2019
  • 期刊:
    电子与信息学报
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    何山红;纪萌茜;解良玉;范瑾;范冲
  • 通讯作者:
    范冲
女性压力性尿失禁的诊断
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2013
  • 期刊:
    实用妇产科杂志
  • 影响因子:
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  • 作者:
    范瑾;罗新
  • 通讯作者:
    罗新
聚丙烯网片非感染状态下生物相容性的病理及超微结构研究
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2011
  • 期刊:
    贵阳医学院学报
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    罗新;张仙;范瑾;帅翰林;蒋学风;李瑞满
  • 通讯作者:
    李瑞满

其他文献

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范瑾的其他基金

宽带相控阵馈源技术研究
  • 批准号:
    11403054
  • 批准年份:
    2014
  • 资助金额:
    26.0 万元
  • 项目类别:
    青年科学基金项目

相似国自然基金

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课题项目:调控A型流感病毒诱导IFN-β表达的机制研究

AI项目摘要:

本研究聚焦于TRIM2蛋白在A型流感病毒诱导的IFN-β表达中的调控机制。A型流感病毒是全球性健康问题,其感染可导致严重的呼吸道疾病。IFN-β作为关键的抗病毒因子,其表达水平对抗病毒防御至关重要。然而,TRIM2如何调控IFN-β的表达尚未明确。本研究假设TRIM2通过与病毒RNA或宿主因子相互作用,影响IFN-β的产生。我们将采用分子生物学、细胞生物学和免疫学方法,探索TRIM2与A型流感病毒诱导IFN-β表达的关系。预期结果将揭示TRIM2在抗病毒免疫反应中的作用,为开发新的抗病毒策略提供理论基础。该研究对理解宿主抗病毒机制具有重要科学意义,并可能对临床治疗流感病毒感染提供新的视角。

AI项目思路:

科学问题:TRIM2如何调控A型流感病毒诱导的IFN-β表达?
前期研究:已有研究表明TRIM2参与抗病毒反应,但其具体机制尚不明确。
研究创新点:本研究将深入探讨TRIM2在IFN-β表达中的直接作用机制。
技术路线:包括病毒学、分子生物学、细胞培养和免疫检测技术。
关键技术:TRIM2与病毒RNA的相互作用分析,IFN-β启动子活性检测。
实验模型:使用A型流感病毒感染的细胞模型进行研究。

AI技术路线图

        graph TD
          A[研究起始] --> B[文献回顾与假设提出]
          B --> C[实验设计与方法学准备]
          C --> D[A型流感病毒感染模型建立]
          D --> E[TRIM2与病毒RNA相互作用分析]
          E --> F[TRIM2对IFN-β启动子活性的影响]
          F --> G[IFN-β表达水平测定]
          G --> H[TRIM2功能丧失与获得研究]
          H --> I[数据收集与分析]
          I --> J[结果解释与科学验证]
          J --> K[研究结论与未来方向]
          K --> L[研究结束]
      
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