什么技术能够记录微波的确切相位?

电器工程 天线 示波器 微波
2022-01-27 19:30:07

我在物理社区有这个问题,但我认为在这里交叉发布是合适的。

我读到,在 VLBI 中,微波信号(毫米级)被记录,然后再组合。一个著名的例子是对黑洞进行成像的事件视界望远镜。据推测,望远镜记录了微波的相位

这告诉我可以记录微波的特定相位,但我还没有看到任何可以做到这一点的技术。例如,大多数示波器没有足够高的频率来解决测量微波相位所需的如此短的时间尺度。

我的两个问题很简单。任何一个的答案都会有所帮助。

有没有可以测量微波相位的技术?VLBI 使用什么技术来记录相位?

编辑:当我说“相位”时,我的意思是说波在任何时间点的实际“幅度”,但我认为它更复杂。

2个回答

没有参考,信号的相位是没有意义的。因此,我们只讨论 2 个(或在 VLBI 射电望远镜的情况下)N 个信号的相对相位。

我们使用本地振荡器将参考信号和工作信号混合(也称为超外差)至低 IF,然后使用传统 ADC 对其进行采样。即使在我还在工作的 2010 年,250MHz 14 位 ADC 已经变得司空见惯,因此允许高达 100MHz 的 IF 或更高的下采样,从而允许高达 100MHz 的带宽。举个例子来说明可能的情况,对于载波稳定性测试,我混合到 10kHz 中频,使用 PC 声卡对其进行采样,并从其参考中导出 10kHz,并且能够演示 0.01 度相位的步长1GHz 载波。

这就是概念方法。然而,向地球两侧的两个站点提供公共参考信号存在实际困难。因此,所做的是使用从本地安静标准(如铷振荡器或氢脉泽)合成的参考来混合接收到的信号,并将其与其他参考(通常是 GPS 卫星)的混合版本一起记录,这允许时基是当记录被汇集在一起​​进行重建时,相互同步,以前是磁带,然后是硬盘驱动器,现在是光纤。关键是当地标准良好的中期稳定性意味着可以使用很长的比较时间,因此同步不确定性可以平均降低到单个观测噪声以下的多个数量级。

吉姆的答案所链接的论文非常值得一读。

除了@Neil_UK 的回答,请参见 VLBI 讲义中第 4 页的图 1 和第 37 页的图 15:

http://astro.sci.yamaguchi-u.ac.jp/jvn/reduction/kvnlecnote/kchap4.pdf

这些图表明,接收到的无线电信号被下变频到中频 (IF),然后通过基带转换器发送 IF 信号,并对得到的信号进行数字采样以获得幅度和相位数据。令我感兴趣的是,信号(据我所知)使用一位或两位进行量化,通常以奈奎斯特速率(参见第 73 - 74 页)。