射电天文是人类解锁宇宙奥秘的核心手段,高速模数转换器(ADC)是射电望远镜数字后端的核心关口,直接决定望远镜观测带宽、动态范围、探测灵敏度。长期以来,国内高端超高速ADC高度依赖海外器件,受瓦森纳协定管制、供货周期、功耗指标等多重约束。国产芯片企业奇历士推出12位10.4GSPS高速ADC,实现对国际标杆ADC12DJ5200、AD9213的替代,芯片功耗相比两款进口产品降低30%以上,为高端测试测量、国家大科学装置提供自主可控硬件底座,助力中国射电天文冲击全球性能制高点。
一、奇历士:全谱系高端模拟芯片国产创新力量
奇历士专注高速、高精度模数转换芯片自主研发,直面海外模拟芯片技术壁垒,打造超高速射频采样与高精度采集两大产品方向。
公司现已落地12位10.4GSPS高速ADC,对标国际主流ADC12DJ5200、AD9213,支持射频直接采样、JESD204B多芯片同步,在动态范围、信噪比、杂散抑制等关键指标看齐国际水平,整体功耗较进口对标芯片降低30%以上。更低功耗显著降低多通道阵列装备的散热与供电压力,尤其适合科研仪器、大规模阵列设备部署。
面向未来,奇历士将持续扩充产品矩阵:陆续推出20G‑100GSPS超高速ADC、RF SoC射频系统级芯片,以及10M‑500MSPS 16位高精度ADC芯片,全面覆盖高端测试设备、工业自动化、医疗设备、科学研究、消费电子五大领域。从国家大科学装置到工业精密仪器,从宽带射频采集到精密信号检测,为国内多行业高端装备提供自主可控的底层芯片支撑。
二、射电天文望远镜:聆听宇宙的无线电“耳朵”,五大核心研究方向
射电望远镜不依靠光学镜头,专门捕捉宇宙天体辐射的无线电波,接收脉冲星、中性氢、快速射电暴等天体信号,揭开宇宙演化的秘密。
完整工作链路:抛物面天线汇聚宇宙射电信号,馈源将电磁波转换为电信号;经过低温低噪放大器放大极微弱信号,混频转为中频信号;高速ADC完成模拟信号数字化,交由FPGA、数字相关器完成频谱分解、时间积分、干涉互相关运算,输出天文观测数据。射电天文信号本身是极其微弱的宇宙噪声,同时地面充斥卫星、移动通信等射频干扰RFI,因此对ADC采样带宽、量化动态范围、多通道同步、芯片噪声与功耗提出严苛要求。
射电天文望远镜五大核心研究方向 :
1. 宇宙中性氢巡天:探测宇宙中性氢气体,追溯星系形成、宇宙大尺度结构,还原宇宙早期演化图景。
2. 脉冲星观测与引力波探测:搜寻脉冲星,开展脉冲星计时阵列研究,探测纳赫兹引力波,检验极端物理条件下的基础物理规律。
3. 甚长基线干涉测量(VLBI):联合全球多台望远镜组网干涉,获取天体超精细结构,同时服务深空测控。
4. 星际分子与瞬变天文现象研究:探测星际分子谱线,研究恒星形成;捕捉快速射电暴等毫秒级宇宙瞬变信号,破解其起源谜题。
5. 地外文明技术信号搜寻:监听宇宙空间,筛选可能来自外星文明的人工窄带无线电信号,开展地外文明探索。
三、中国射电望远镜:单点领先,追赶突破并行
我国射电天文设备已经跻身全球重要科研力量,整体格局为单点领先、部分先进,部分硬件领域仍存短板。
领先优势:FAST“中国天眼”500米口径射电望远镜,拥有全球单口径最高灵敏度,脉冲星发现数量位居全球前列,在中性氢巡天、快速射电暴、引力波探测、地外文明搜寻产出大量世界级成果。上海天马65米全可动射电望远镜深度参与全球VLBI网络;在建新疆奇台QTT‑110米望远镜,建成后将成为全球最大全可动射电望远镜。
现存短板:国内缺少成熟大型射电综合孔径干涉阵列;毫米波、亚毫米波观测设备整体偏弱;历史上超高速ADC、部分低温接收机核心器件依赖进口管制产品,制约数字后端系统迭代升级。国产高速ADC的技术突破,正是补齐硬件短板的关键抓手。
四、奇历士高速ADC,助力中国射电望远镜冲击世界最高水平
奇历士12位10.4GSPS高速ADC,不止实现进口芯片替代,更从带宽、动态范围、功耗、供应链四大维度赋能射电天文装备性能跃升。
第一,10.4GSPS采样率拓展瞬时观测带宽,单次观测可以覆盖更宽频谱,提升脉冲星、中性氢、快速射电暴巡天效率;支持高阶奈奎斯特射频直采,减少模拟混频器件,降低链路噪声与相位漂移。
第二,12位量化提供高动态范围,既能保留宇宙极微弱噪声基底,又可抵御地面射频干扰,避免信号饱和;JESD204B多芯片同步能力,满足射电干涉阵列、VLBI对多通道相位严格对齐的硬性指标。
第三,功耗相比进口ADC12DJ5200、AD9213降低30%以上。射电阵列动辄几十上百采集通道,单芯片功耗下降,大幅降低整机供电散热压力,便于大规模阵列工程落地。
第四,供应链自主可控,摆脱海外管制、交期风险,提供本地化技术调试,适配FAST升级、QTT望远镜、下一代射电阵列等国家大科学装置定制化需求。
展望未来,奇历士20G‑100GSPS超高速ADC推出之后,将把数字化能力拓展至毫米波观测窗口,简化毫米波接收机硬件架构,进一步拓宽观测带宽,强化干涉成像能力,补齐我国毫米波射电天文数字化短板。国产高速ADC不再只是元器件替换,而是从底层硬件释放望远镜观测潜能,助力中国射电望远镜突破原有硬件天花板,向着世界最高性能水平实现超越。
结语
大国重器,芯筑根基。从仰望亿万光年之外的浩瀚宇宙,到工业、医疗仪器精密信号采集,模拟芯片是高端装备看不见的基石。奇历士坚持自主创新,以高速ADC产品持续迭代,打破海外技术壁垒,为中国射电天文探索星辰大海提供硬核国产力量,也赋能国内更多高端装备实现自主自强。
