DIBAS
DIBAS(Digital Backend System)是安装于上海天文台天马望远镜的脉冲星和谱线观测终端，整个设备包括数据采集、数据处理、存储和观测控制四部分，由上海天文台和美国国家射电天文台Green Bank Telescope共同研制完成。
脉冲星观测具备相干消色散和非相干消色散功能，对每种功能都有搜寻、在线折叠和校准的观测模式，支持64，128，256，512，1024，2048，4096，8192等通道。在相干模式下处理一路双偏振的中频信号，最多2 GHz带宽；非相干模式下可以处理3组双偏振中频信号，每组最多2 GHz带宽。
谱线观测可以同时处理三组双偏振中频信号，每组具备多达29种观测模式，最高带宽为1.5 GHz.
根据天马望远镜的中频信号分配方案，DIBAS能够根据观测波段，自动选择合适的硬件进行观测，无需手动更改接线。
DIBAS硬件主要有三部分，数据采集系统、高性能服务器(HPC)组和存储器系统，硬件设备如图1所示。
数据采集系统位于图1左侧的第一组机柜，主要是将望远镜接收的模拟信号转换为数字信号，并根据观测模式做相应的预处理；其包括模拟单元、频率综合模块、模数转换器(Analog Digital Converter)、和Roach Ⅱ处理平台。模拟单元对中频模拟信号进行放大和滤波，放大增益为38 dB；滤波器有三种带宽，1950 MHz、1450 MHz、450 MHz，以对应不同的观测模式，带宽的选择通过I2C总线控制。频率综合模块利用氢原子钟的10 MHz标频产生ADC的采样时钟，其频率根据观测模式自动设定。模数转换器ADC将模拟的信号采样量化以数字的方式输出，本设备采用8位量化，最高4 GHz采样率。Roach Ⅱ平台对采样后的数字信号进行预处理，并组帧以10 Gb网络发送给服务器组。
高性能服务器组采用超微(SuperMicro)服务器架构，配置Nvidia GTX780 GPU做加速。服务器配置1 Gb网络用于控制，10 Gb光纤网络用于与数据采集系统传输数据，40 Gb Infiniband网络与存储器系统作数据的读写。
存储器系统目前有80 TB的存储空间，采用lustre存储方案。系统有两台服务器组成，管理节点(mds)和存储节点(oss)。
DIBAS的网络配置如图2所示。
脉冲星相干消色散处理一组双偏振中频信号，在Roach Ⅱ处理平台中将其划分通道后，按带宽分成8份，每份通过一个10 Gb网络发送给一台HPC，经过处理后将结果存储。其工作模式见图3所示。
脉冲星非相干消色散和谱线可以同时处理三组双偏振信号，每组信号经过一个Roach Ⅱ平台预处理，然后由一台HPC处理。工作模式见图4。
图1 DIBAS硬件
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图2 DIBAS硬件网络配置 |
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图3 8 HPC工作模式 |
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图4 3 HPC工作模式
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DIBAS脉冲星观测有搜寻、在线积分和校准等工作模式，有相干和非相干消色散功能。通道数可设为64，128，256，512，1024，2048，4096，8192。
谱线具有29种工作模式，对应不同的带宽、分辨率。每种模式的具体情况见表1。对于模式10-29，其中心频率可设，但是务必设置在频率范围内。
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模式 |
窗口数 |
带宽 (MHZ) |
通道 |
谱分辨率 (KHz) |
中心频率 (MHz) |
频率范围(MHz) |
|
MODE1 |
1 |
1500 |
1024 |
1464.8 |
750 |
0-1500 |
|
MODE2 |
1 |
1500 |
16384 |
91.553 |
750 |
0-1500 |
|
MODE3 |
1 |
500 |
16384 |
30.517 |
250 |
0-500 |
|
MODE4 |
1 |
187.5 |
32768 |
5.722 |
750 |
656.25-843.75 |
|
MODE5 |
1 |
187.5 |
65536 |
2.861 |
750 |
656.25-843.75 |
|
MODE6 |
1 |
187.5 |
131072 |
1.43 |
750 |
656.25-843.75 |
|
MODE7 |
1 |
100 |
32768 |
3.051 |
400 |
350-450 |
|
MODE8 |
1 |
100 |
65536 |
1.526 |
400 |
350-450 |
|
MODE9 |
1 |
100 |
131072 |
0.763 |
400 |
350-450 |
|
MODE10 |
1 |
23.4375 |
32768 |
0.715 |
可设 |
0-1450 |
|
MODE11 |
1 |
23.4375 |
65536 |
0.358 |
可设 |
0-1450 |
|
MODE12 |
1 |
23.4375 |
131072 |
0.179 |
可设 |
0-1450 |
|
MODE13 |
1 |
23.4375 |
262144 |
0.089 |
可设 |
0-1450 |
|
MODE14 |
1 |
23.4375 |
524288 |
0.045 |
可设 |
0-1450 |
|
MODE15 |
1 |
11.71875 |
32768 |
0.358 |
可设 |
0-450 |
|
MODE16 |
1 |
11.71875 |
65536 |
0.179 |
可设 |
0-450 |
|
MODE17 |
1 |
11.71875 |
131072 |
0.089 |
可设 |
0-450 |
|
MODE18 |
1 |
11.71875 |
262144 |
0.045 |
可设 |
0-450 |
|
MODE19 |
1 |
11.71875 |
524288 |
0.022 |
可设 |
0-450 |
|
MODE20 |
8 |
23.4375 |
4096 |
5.722 |
可设 |
0-1450 |
|
MODE21 |
8 |
23.4375 |
8192 |
2.861 |
可设 |
0-1450 |
|
MODE22 |
8 |
23.4375 |
16384 |
1.431 |
可设 |
0-1450 |
|
MODE23 |
8 |
23.4375 |
32768 |
0.715 |
可设 |
0-1450 |
|
MODE24 |
8 |
23.4375 |
65536 |
0.358 |
可设 |
0-1450 |
|
MODE25 |
8 |
15.625 |
4096 |
3.815 |
可设 |
0-450 |
|
MODE26 |
8 |
15.625 |
8192 |
1.907 |
可设 |
0-450 |
|
MODE27 |
8 |
15.625 |
16384 |
0.954 |
可设 |
0-450 |
|
MODE28 |
8 |
15.625 |
32768 |
0.477 |
可设 |
0-450 |
|
MODE29 |
8 |
15.625 |
65536 |
0.238 |
可设 |
0-450 |
DIBAS脉冲星模式输出为PSRFITS，可以用通用的脉冲星处理软件处理。常用软件如下：
psrfits_utils: http://github.com/demorest/psrfits_utils
PRESTO: http://github.com/scottransom/presto
PSRCHIVE: http://psrchive.sourceforge.net
TEMPO: http://tempo.sourceforget.net
DIBAS谱线模式输出为MBFITS，可以用GILDAS的CLASS软件处理。在生成MBFITS数据时，已经对观测数据做过频率校准（Doppler修正）、幅度校准（ON/OFF，ON/OFF/TCAL）等处理。
DIBAS采用层次化的控制结构，用户通过Dealer的程序输入指令，Dealer控制一个或多个Player程序控制硬件设备工作。基本结构如图5所示。
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图5 DIBAS控制结构 |
目前望远镜控制软件已完成DIBAS的远程控制，观测时根据观测刚要文件自动的控制DIBAS工作。
附件下载：
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