Traitements numériques

L’Observatoire de Nançay est impliquée dans le développement de calculateurs numériques très performants :

– Synthétiseur de faisceaux pour réseaux d’antennes phasées
– Récepteur numérique large bande
– Récepteur de signaux Pulsar
– Récepteur avec traitement intégré des interférences

L’architecture de ces calculateurs est basée sur des composants électroniques tels que les FPGA (Field Programmable Gate Array) ou les cartes vidéo GPU (Graphics Processing Unit).

Depuis plusieurs années, les techniques instrumentales en radioastronomie doivent faire face à deux évolutions antagonistes.
D’une part, l’explosion des moyens de télécommunications a généré une occupation croissante du spectre radioélectrique.
D’autre part, l’évolution des besoins scientifiques nécessite et va nécessiter d’observer des bandes de plus en plus larges avec des sensibilités de plus en plus importantes.
Ainsi, même si certaines bandes restent exclusivement réservées à la radioastronomie (statut primaire), les interférences radioélectriques (RFI) deviennent une problématique récurrente en radioastronomie.
A court terme, l’objectif est de continuer à observer ce qui était auparavant observable et à terme, de pouvoir observer ce qui est hors de portée des instruments actuels notamment en termes de sensibilité. L’objectif est donc de définir des algorithmes de traitement des interférences et de les implanter dans des calculateurs numériques en temps réel.

Nous avons eu quelques succès dans l’atténuation d’interférences éparses (brèves, dans le domaine temporel comme les impulsions radar, ou bien à bande de fréquence étroite comme les ondes courtes), toutefois il n’a pas encore été démontré la possibilité de filtrer des interférences présentes en continue sur des larges bandes (TNT, téléphonie, …) et/ou des bandes saturées par des signaux (FM, CB, …) à un niveau suffisamment bas pour que les sources radio naturelles soient de nouveau observables.

L’objectif du projet Nebula (NumEriseur à Bande Large pour l’Astronomie) est de :

• Fournir des références de temps et fréquence pour permettre des traitements multi-antennes en aval de la chaîne
• Numériser la bande RF d’une antenne à son pied à l’aide des références temps-fréquences fournies.
• Exporter les données sur fibres vers un calculateur central

Cette carte compacte disposant d’un générateur d’horloge, d’un système de datation pourra être disposée au plus proche des antennes des télescopes pour limiter les impacts négatifs du transport de signaux radiofréquence large bande sur de longues distances (>10m). La configuration du système et le transfert des signaux est alors effectué en numérique, sur fibre, pour des distances virtuellement illimitées.