【业余射电天文 天文理论篇4】为什么要对频谱进行积分平均
本帖最后由 menshengjiedati 于 2022-3-27 13:15 编辑点击返回目录
如何使用Sdrsharp这个软件，已经在SdrSharp中有所介绍。
在Sdrsharp软件中，我们主要是看积分平均之后的频谱。而观看和导出“积分平均之后的频谱”由该软件的积分插件（即IF Average）来实现。
该插件（IF Average）的具体使用，我已在如下视频中进行了介绍，在此不再赘述，而仅仅说明一下为什么要用该插件对频谱进行积分平均。
【从零开始的业余射电天文3(上)】：700元成本制作射电望远镜观测氢谱线
【从零开始的业余射电天文3(下)】：500元成本制作射电望远镜观测氢谱线
如果没有任何噪声的情况下，我们观测1420MHz的氢谱线到的频谱应该如图1所示，是一个在1420MHz突出的峰。坐标上横轴是频率，纵轴是信号强度，这里的强度数值只是随意赋予的，不必关注细节。https://bi6mht.gitee.io/radioastronomy/Sdrsharp%E7%A7%AF%E5%88%86%E6%8F%92%E4%BB%B6/Pictures/1.png图1：没有任何噪声下的氢谱线频谱
下面引入杂乱的噪声（一般为高斯噪声，有兴趣的读者可以查阅一下），使这些杂乱的噪声混入图1的频谱中，结果如图2所示，显然氢谱线的峰被这些噪声掩盖了。https://bi6mht.gitee.io/radioastronomy/Sdrsharp%E7%A7%AF%E5%88%86%E6%8F%92%E4%BB%B6/Pictures/2.png图2：引入噪声下的氢谱线频谱
这些杂乱的噪声在每个瞬间可能为正值，也可能为负值，为正值和为负值的概率相当（所谓正负，可以理解为电流或者电子的流向相反，不过没必要细节，理解大概便可），而氢谱线的峰值显然是恒为正。
故我们可以长时间对频谱进行积分，然后除以积分时间，这也就是所谓的积分平均，即先积分后平均。那些杂乱的噪声由于时而正时而负，故而在积分平均下便正负抵消掉了，而氢谱线的峰由于恒为正便保留了下来。
下面演示一下不同积分次数下频谱。
图3为积分100次的频谱，显然还是看不到氢谱线的峰。https://bi6mht.gitee.io/radioastronomy/Sdrsharp%E7%A7%AF%E5%88%86%E6%8F%92%E4%BB%B6/Pictures/3.png图3：积分100次的氢谱线频谱
图4为积分500次的频谱，勉强能看到氢谱线的峰。https://bi6mht.gitee.io/radioastronomy/Sdrsharp%E7%A7%AF%E5%88%86%E6%8F%92%E4%BB%B6/Pictures/4.png图4：积分500次的氢谱线频谱
图5为积分1000次的频谱，明显能看到氢谱线的峰。https://bi6mht.gitee.io/radioastronomy/Sdrsharp%E7%A7%AF%E5%88%86%E6%8F%92%E4%BB%B6/Pictures/5.png图5：积分1000次的氢谱线频谱
图6为积分10000次的频谱，很明显能看到氢谱线的峰。https://bi6mht.gitee.io/radioastronomy/Sdrsharp%E7%A7%AF%E5%88%86%E6%8F%92%E4%BB%B6/Pictures/6.png图6：积分10000次的氢谱线频谱
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