8. Back End

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8.2 Continuo

8.2.1 Backend analogico a larga banda

Con l'avvento del ricevitore dual-feed è stato installato un nuovo backend analogico Total Power, completamente integrato nel sistema "ESCS"

Il backend è costituito da 4 circuiti stampati, inclusivi di una sezione digitale per il controllo e il setup della scheda, e 4 convertitori voltaggio-->frequenza per digitalizzare il segnale rivelato. I campioni digitali sono inviati al computer incaricato dell'acquisizione, tramite LAN. Ciascuna scheda è progettata per avere tre ingressi, e può quindi essere collegata a diversi ricevitori.
L'architettura del backend è tale che ciascun ingresso, prima della rivelazione, è disponibile in due uscite del backend. Questo consente al sistema di inviare simultaneamente l'output proveniente da ciascun ricevitore a un altro backend, come un backend FPGA (per osservazioni spettroscopiche o per VLBI) o un rivelatore connesso remotamente (quest'ultima catena è specificamente ottimizzata in dinamica per un collegamento in fibre ottiche).

Prima della detezione, il segnale attraversa:
  - un attenuatore variabile, per regolare la potenza del segnale entro un intervallo opportuno;
  - un banco di filtri, per ridurre la banda se necessario.

Per via di queste caratteristiche, il sistema funziona sia come macchina per l'acquisizione dati che come distributore del segnale.  


Il sistema di controllo risiede su un piccolo computer Linux con scheda FPGA integrata, tramite il quale è possibile configurare remotamente i valori di attenuazione, il filtro che regola la larghezza di banda e la velocità di campionamento dei dati.
E' inoltre possibile comandare l'accensione di una winking mark, una sorgente di rumore di temperatura nota che può essere iniettata nella catena ricevente.

4 x 3 ingressi IF nell'intervallo  0.1 - 2.1 GHz;
2 uscite IF nell'intervallo 0.1 - 2.1 GHz;    
Larghezze di banda selezionabili: 230, 725, 1200, 2000 MHz;
Attenuatori variabili: 0 - 15 dB, con incremento di 1 dB;     
Risoluzione fino a 21 bit;
Cancellazione automatica degli offset in output;
Frequenza di oscillazione della marca di rumore: 0.5 - 500 Hz.

La dinamica del backend varia con l'intervallo di campionamento. 
Una regola empirica per calcolare il numero di bit disponibili e il range dinamico in dB,
fornita dai costruttori e valida specificamente per questo backend, è data dalle seguenti formule:
   n_bit = fix(ln(1800*t)/ln(2))-2
   n_dB = 20 * log10(1800*t)
dove t è l'intervallo di campionamento in millisecondi (il valore minimo è 1 ms).



8.2.2 Mark IV

Le osservazioni in Total Power possono essere condotte anche utilizzando il terminale Mark IV unitamente al software "Field System".

Il terminale è schematizzabile in due unità : IF distributor (riceve gli ingressi dal Front End e li suddivide in sotto bande), Videoconverter (14 unità che effettuano la conversione in banda base e l'integrazione). A seconda del tipo di osservazione che si vuole condurre è possibile scegliere tra due tipi di output.

A) 28 bande ristrette : larghezza minima 0.125 MHz, massima 16 MHz*, frequenza centrale impostata dall'utente (banda massima totale trattabile 400 MHz).

Fig. 8.3 : Bande massime (in MHz) trattate dal Mark IV, esempio a 22 GHz

*Le bande 0.250 MHz e 1 MHz sono disponibili solo previa installazione di un filtro esterno. Rivolgersi all'istituto per informazioni sulla disponibilità.

B) Elaborazione delle bande complessive in ingresso : 2x400 MHz centrate a 300 MHz e 1x400 MHz centrata a 700 MHz

Fig. 8.4: Bande massime (in MHz) trattate complessivamente, esempio a 22 GHz

Le bande a disposizione potrebbero essere inferiori a quanto sopra riportato, per via delle interferenze.



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