论文部分内容阅读
射电频率范围是目前地球上进行脉冲星观测研究的主要窗口,射电望远镜是进行脉冲星观测研究的最重要的观测设备之一。本论文主要介绍了作者基于中国科学院国家授时中心（National Time Service Center,Chinese Academy of Sciences,NTSC）昊平40米射电望远镜（Hao-ping Radio Telescope,HRT）完成的关于脉冲星消干扰算法和单脉冲观测等方面的研究。脉冲星到达时间（Time Of Arrival,TOA）观测和脉冲星辐射特性观测是脉冲星观测研究的两个重要方向。作为脉冲星科学领域的基础研究之一,单脉冲观测研究对了解脉冲星的辐射特性、状态方程和脉冲星的理论模型等方面发挥着重要的作用,是提高脉冲星到达时间观测精度的基础性研究之一。脉冲星观测具有宽频带特征,比窄频带观测更容易受到来自望远镜周围的无线电干扰（Radio Frequency Interference,RFI）。单脉冲是脉冲星一个周期内辐射出的脉冲信号,与脉冲星到时间观测相比对射电干扰更加敏感。射电干扰与脉冲星信号相比具有可识别的特征。识别、检测与消除无线电干扰对脉冲星的单脉冲观测研究至关重要。针对不同观测站的射电环境状况,天文学家已经提出许多有效的消除射电干扰的方法,但是由于RFI的复杂性、时变性等特点,很少有通用的射频干扰消除方法适用所有台站的观测数据。根据昊平观测站RFI状况,研究了射频干扰消除技术。针对时域干扰和频域干扰的不同特点和对已经提出的消干扰方法研究的基础上,介绍了三种时域频域综合处理消除射电干扰的方法,分别是:1.基于频域通道响应相对大小的时域频域综合消干扰方法、2.基于中值滤波的时域频域综合消干扰方法、3.基于傅里叶变换的时域频域综合消干扰方法。利用昊平40米射电望远镜观测的脉冲星PSR J0332+5434计时观测数据、脉冲星PSR J0835-4510的单个脉冲观测数据和Parkes射电望远镜对脉冲星PSR J1752-2806的计时观测数据,对比分析了时域频域综合消干扰方法与PSRCHIVE消干扰方法的效果。对脉冲星PSR J0332+5434的计时观测数据处理结果表明,利用基于频域通道响应相对大小的时域频域综合消干扰方法处理后信噪比（signal-to-noise ratio,?）最大约为26.6,利用基于中值滤波的时域频域综合消干扰方法处理后信噪比最大约为14.7,利用基于傅立叶变换的时域频域综合消干扰方法处理后信噪比最大约为25.8,分别比原始数据信噪比约提高3.8倍、1.7倍、3.8倍,分别比PSRCHIVE自动消干扰方法处理后约提高3.4倍、1.5倍、3.3倍。利用基于傅里叶变换的时域频域综合消干扰方法处理脉冲星PSR J1752-2806观测数据信噪比相比处理前约提高9倍,相比PSRCHIVE自动消干扰算法处理后约提高0.3倍。处理脉冲星PSR J0835-4510的单个脉冲数据后信噪比相比处理前约提高5.8倍,相比PSRCHIVE自动消干扰算法处理后约提高1.8倍,相比PSRCHIVE手动消干扰算法处理后约提高2.4倍。实验证明时域频域综合处理消除射电干扰方法能够较好的消除RFI信号、提高脉冲星观测数据的信噪比。可以根据研究目标的不同,选择合适的消干扰方法。脉冲星辐射信号呈现出多波段辐射特性。昊平40米射电望远镜是国内配置L波段接收机的中小型望远镜之一。利用昊平40米射电望远镜L波段接收机对脉冲星PSR J0835-4510进行了单个脉冲观测研究。在56分钟的观测数据中,共观测到38040个单脉冲。探测到观测时间内辐射的所有的单脉冲信号,其中单脉冲的半波全宽((250)值分布范围为:0.52～3.3ms,平均值为1.5ms,小于平均脉冲轮廓的(250（1.9ms）;单脉冲信噪比分布范围为:6.8～495,平均?值为34.2。约58%单脉冲的峰值相位提前于积分脉冲轮廓峰值相位到达,最大提前2.3ms。用对数正态分布拟合单脉冲的辐射能量累积分布,参数为μ=-0.02,σ=0.28。在脉冲星辐射窗口的前沿区域,探测到1个普通单脉冲,它的?是47.4。本次共探测到69个?大于5倍单脉冲?平均值的强脉冲,这些强脉冲较窄,(250值分布范围为:0.52~1.04ms。相位集中分布在平均脉冲轮廓的上升沿附近。探测到了23个具有双峰结构的单脉冲,主峰和次峰分布在不同的辐射区域。通过对不同类型单脉冲的折叠脉冲轮廓研究,发现强单脉冲和双峰单脉冲对平均脉冲轮廓的影响是不同的。以上研究对以后利用昊平40米射电望远镜开展单脉冲科学领域研究提供了参考。