近日，在校院及基金委重大项目课题和面上项目等支持下，太阳集团tyc539、空间科学研究院联合成立的空间电磁探测技术实验室（LEAD）成功研制出新一代射电天文数字接收机，研究成果以“A 3 Giga sample per second 14-bit digital receiver with 9GHz input bandwidth for solar radio observation”、“A New Multichannel Parallel Real-time FFT Algorithm for a Solar Radio Observation System Based on FPGA”为题，分别发表在学术期刊Research in Astronomy and Astrophysics、Publications of the Astronomical Society of the Pacific。实验室博士研究生张园园为上述论文的第一作者，LEAD实验室主任严发宝副教授为上述论文的通信作者。

图1（a）数字接收机（b）数字接收机指标

数字接收机是太阳射电望远镜的重要组成部分，执行射电信号的模数转换和数字信号处理功能。当前用于太阳射电观测的数字接收机普遍采样率低、分辨率低、采样带宽窄，上述因素大大增加了射电观测系统的模拟前端系统的复杂性，也降低了观测系统的时间分辨率、频率分辨率等重要指标。

为解决上述问题，LEAD实验室设计并研制了一种性能优良的数字接收机，该数字接收机的ADC分辨率为14位、四个输入通道、最高支持3Gsps采样，现场可编程门阵列（FPGA）芯片XCKU115作为处理模块。这种新型数字接收机可以直接对频率低于9GHz的太阳射电信号进行采样，当接收到9GHz以上的太阳射电信号时，新型数字接收机可节省1-2级频率下变频模块，有效提高太阳射电观测系统的时间分辨率、降低模拟电路系统的重量和体积等多项指标。

同时，在研制该接收机的过程中，LEAD实验室开发出一种新型多通道并行FFT算法，称为MPR-FFT算法。相比于传统的并行FFT算法，MPR-FFT算法在提高实时处理速度的同时也大大减少FPGA资源占用。例如，在进行16K点的运算时，查找表、分布式RAM、触发器和数字信号处理单元分别减少了37%、50%、17%和2.48%。相应算法得到了华为等公司的关注，并进行了多次研讨。

基于该型数字接收机，结合MPR-FFT算法可提供高速、大数据量的FFT运算，从而实现高时间分辨率和频率分辨率的天文射电观测。目前已用于空间科学研究院槎山太阳射电观测站相关系统，有望在雷达、射电探测等领域扩大应用。

LEAD实验室自2018年初由太阳集团tyc539严发宝副教授与空间科学研究院陈耀教授联合控制工程、空间科学、电子信息等学科的多位老师成立，作为太阳集团tyc539空间科学攀登计划团队的重要组成部分，围绕微波探测与智能信息处理关键技术突破，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、****预研、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。

相关研究得到了攀登计划创新团队、基金委重大项目课题、面上项目等资助，同时感谢北京坤驰科技有限公司的协助。

作者：文/刘秀萌 图/刘秀萌 责任编辑：牛淼淼