Planck pre-launch status: the Planck-LFI programme
本文概述了欧空局普朗克飞行任务中的低频仪器方案。LFI仪器的研制是为了在低于宇宙微波背景辐射谱峰值的27-77千兆赫频率范围内绘制高精度的微波天空图。科学目标的描述，从基本的宇宙学银河系和河外天体物理学。概述了仪器的设计和开发，以及模型原理和测试策略。该仪器是在普朗克飞行任务的背景下提出的。描述了地面和飞行中校准的LFI方法。我们还描述了LFI地面段。我们提出了一些测试的结果，证明了LFI数据处理中心（DPC）的能力，以适当地减少和分析LFI飞行数据，从遥测信息到校准和清洁的时间顺序数据，在每个频率的天空图（温度和偏振），组件发射图（CMB和扩散前景），各种来源的目录（早期发布的压缩源目录和最终压缩源目录）。简要介绍了LFI联盟的组织以及核心团队在数据分析和科学开发中的作用。在LFI飞行模型上进行的所有测试都证明了该仪器及其各个子单元的出色性能。对数据分析流水线进行了测试，并验证了其主要步骤。在发射后的前三个月，将完成调试、校准、性能和验证阶段，之后普朗克将开始其运行寿命，LFI将成为其中不可或缺的一部分。
2010-01-15 astro-ph.CO astro-ph.IM
The Planck/LFI Radiometer Electronics Box Assembly
辐射计电子箱组件（REBA）是普朗克任务（ESA）低频仪器（LFI）的控制和数据处理机载计算机。REBA的设计和制造结合了最先进的处理器、通信接口和实时操作系统软件，以满足LFI的科学性能。我们提出了REBA的技术总结，包括物理，功能，电气，机械和热描述。提供了设备的设计和开发、组装、集成和验证方面的内容。简要描述了LFI车载软件，包括底层软件和应用软件的主要功能和架构。本文还介绍了作为独立产品开发的压缩机模块，后来集成到应用中。两个相同的工程模型EM和AVM，工程鉴定模型EQM，飞行模型FM和飞行备件已经制造和测试。开发了底层软件和应用软件。验证活动表明，REBA硬件和软件符合所有规范，并按飞行操作要求运行。
2010-01-26 astro-ph.CO astro-ph.IM
A systematic approach to the Planck LFI end-to-end test and its application to the DPC Level 1 pipeline
普朗克LFI数据处理中心（DPC）的一级专门用于处理科学和内务遥测。它是普朗克地面部分的一个关键组成部分，必须严格遵守项目时间表，为发射和飞行操作做好准备。为了保证实现普朗克飞行任务目标所需的质量，1级软件的设计和开发遵循了欧空局软件工程标准。软件生命周期中的一个基本步骤是软件的验证和确认。这项工作的目的是展示一个成功应用于欧空局任务的一个关键软件项目的程序、测试开发和分析的例子。我们通过详细说明所使用的方法和获得的结果，介绍了在LFI-DPC 1级上进行的端到端验证测试。已使用不同的方法来测试科学和内务数据处理。通过将具有已知特性的信号直接注入采集电子设备，对科学数据处理进行了测试，以生成真实遥测数据的测试数据集并尽可能多地再现标称条件。对于HK遥测处理，已开发验证软件，以将已知参数值注入一组真实内务数据包，并与1级生成的相应时间线进行比较。通过拟议的确认和验证程序，将机载和地面处理视为单一管道，我们证明了普朗克-LFI原始数据的科学和内务处理是正确的，符合项目要求。
2010-01-27 astro-ph.CO astro-ph.IM
Thermal susceptibility of the Planck-LFI receivers
这篇论文是发表在JINST上的发射前状态LFI论文的一部分：http://www.iop.org/EJ/journal/-page=extra.proc5/jinst。本文介绍了普朗克低频仪器前端物理温度波动对输出信号的影响。讨论了仪器中热不稳定性的起源，并描述了它们对接收器信号的传播和影响的分析模型。在仪器地面校准过程中，专门用于评估这些影响的实验测试装置与数据分析方法一起报告。最后，主要结果进行了讨论和比较的要求。
2010-01-26 astro-ph.CO astro-ph.IM
Off-line radiometric analysis of Planck/LFI data
普朗克低频仪器是普朗克卫星上的一个由22个伪相关辐射计组成的阵列，用于在三个频带（30、44和70千兆赫）测量宇宙微波背景中的温度和偏振各向异性。为了校准和验证LFI的性能，开发了一个名为LIFE的软件套件。其目的是提供一个通用平台，用于分析对仪器的单个组件（RCA，辐射测量链组件）和集成辐射测量阵列组件（RAA）进行的测试结果。此外，其分析工具设计用于飞行期间以及生成关于仪器状态的定期报告。LIFE套件是采用多层次、跨平台的方法开发的。它实现了许多用RSI IDL编写的分析模块，每个模块都通过用C和C++编写的可移植和高度优化的函数库访问数据。LIFE最重要的特点之一是它能够使用地面试验数据和实际飞行数据作为输入运行相同的数据分析代码。LIFE软件包已成功地用于RCA/RAA试验和普朗克综合系统试验。此外，在2008年10月举行的系统操作验证测试中，该软件还通过了飞行中使用的验证。
2010-01-26 astro-ph.CO astro-ph.IM
The linearity response of the Planck-LFI flight model receivers
在本文中，我们讨论的普朗克-LFI接收机的线性响应，特别是参考信号压缩测量的30和44 GHz的信道。在这篇文章中，我们讨论了各种来源的压缩，并提出了一个模型，准确地描述了在测试过程中测得的数据进行单独的放射性链。在讨论测试结果后，我们提出了最佳的参数集代表接收机的响应，并讨论了非线性的影响，在飞行校准，这是可以忽略不计的。
2010-01-26 astro-ph.CO astro-ph.IM
Planck-LFI radiometers tuning
“本文是在JINST上发表的发射前状态LFI论文的一部分：http://www.iop.org/EJ/journal/-page=extra.proc5/jinst“本文描述了通过地面测试活动进行的普朗克低频仪器调谐活动，从单元到卫星水平。调谐是实现最佳仪器性能的关键，调谐参数在很大程度上取决于热和电条件。为此，在地面试验期间多次重复调谐，并且在开始标称操作之前在飞行中重复调谐。本文讨论了调整的理念，活动和取得的成果，突出的发展和测试活动期间发生的变化。本文最后概述了卫星低温试验活动（2008年夏季）期间进行的调整和刚刚开始的飞行中校准的计划。
2010-01-26 astro-ph.CO astro-ph.IM
Planck-LFI: Design and Performance of the 4 Kelvin Reference Load Unit
LFI辐射计使用伪相关设计，其中来自天空的信号与由低温参考负载系统提供的稳定参考信号进行连续比较。参考单元由小型锥形喇叭组成，每个辐射计一个，总共22个，面向小型吸收目标，由商业树脂ECCOSORB CR（TM）制成，冷却至约4.5 K。喇叭和目标由一个小间隙分开，以允许热去耦。目标和喇叭设计针对每个LFI频段进行了优化，中心频率为70、44和30 GHz。金字塔喇叭要么在辐射计20 K模块内部加工，要么通过外部电铸弯曲波导连接。参考信号的高稳定性要求对负载的辐射特性和热特性进行了仔细的设计。已对用于生产的材料的热、RF和机械性能进行了表征。本文介绍了该参考系的设计和性能。
2010-01-26 astro-ph.CO astro-ph.IM
LFI 30 and 44 GHz receivers Back-End Modules
普朗克低频仪器的30和44 GHz后端模块（BEM）是在室温下工作的宽带接收器（20%相对带宽）。来自前端模块的信号经过放大、带通滤波，最后由检波二极管转换为直流电。每个接收器都有两个相同的分支，遵循普朗克辐射计的差分方案。BEM设计是基于MMIC低噪声放大器，使用GaAs P-HEMT器件，微带滤波器和肖特基二极管检测器。他们的制造发展包括优雅的实验板原型，最后的资格和飞行模型单位。进行了电气、机械和环境测试，以表征和验证所制造的BEMs。介绍了普朗克LFI辐射计的30和44 GHz后端模块，并详细介绍了为确定其电气和环境性能而进行的测试。给出了30和44 GHz后端模块的频率响应、有效带宽、等效噪声温度、1/f噪声和线性度等电性能。
2010-01-27 astro-ph.CO astro-ph.IM
The PLANCK LFI flight model ortho-mode transducers
欧空局普朗克CMB任务的低频仪器（LFI）是一个由22个超灵敏伪相关辐射计组成的阵列，工作频率为30、44和70 GHz。LFI已经过校准，并于2006年11月交付给欧洲航天局，以便与卫星结合。普朗克的目标是测量宇宙背景辐射的各向异性和偏振，其灵敏度和角分辨率在整个天空中从未达到过。由于在喇叭天线和伪相关辐射计之间使用了正交模式换能器（OMT），LFI对偏振具有固有的敏感性。OMT是将入射辐射分成两个线性正交分量的微波无源元件。生产并测试了一组11个OMT（2个在30 GHz，3个在44 GHz，6个在70 GHz）。本文介绍了LFI公司11个飞行模型OMT的设计、研制和性能。最终的设计是经过几年的发展。起初，优雅的面包板OMT生产调查的制造技术和设计要求。然后，设计、制造和试验了一套3个合格模型（QM）OMT，以冻结飞行单元的设计和制造技术。最后，生产和测试了飞行模型。结果表明，所有的OMT单元已被接受的飞行和电磁性能至少是勉强符合要求。在QM活动后进行必要的返工后，装置通过了所有热弹性鉴定试验。
2010-01-26 astro-ph.IM
In-flight calibration and verification of the Planck-LFI instrument
在本文中，我们讨论了普朗克-LFI在飞行校准活动。在简要概述地面测试活动后，我们详细描述了校准和性能验证（CPV）阶段，在LFI冷却期间和冷却后在太空中进行。我们详细讨论的功能验证，前端和温暖的电子，初步的性能评估和热敏性测试的调整。讨论了飞行试验的逻辑、顺序、目标和结果。所有的校准活动都成功地进行了，仪器的响应与地面上观察到的响应相当。对于某些通道，飞行中的调谐活动使我们能够显着改善噪声性能。
2013-07-08 astro-ph.IM
Optimization of Planck/LFI on--board data handling
为了评估对1/f噪声的稳定性，普朗克任务机载低频仪器（LFI）将以远高于其遥测带宽35.5 kbps所允许的数据速率的速率获取数据。数据由机载管道处理，然后在地面上进行反向步骤。本文阐述了LFI的科学星上处理，以适应允许的数据速率。这是一个有损过程，通过对44个LFI检测器中的每一个使用一组5个参数Naver、r1、r2、q、O进行调谐。本文量化了由板载处理引入的失真水平，EpsilonQ，作为这些参数的函数。它描述了优化机载处理链的方法。调整程序基于应用于未处理和未压缩原始数据的优化算法，这些原始数据由模拟、发射前测试或从诊断模式下的LFI操作中获取的数据提供。所有需要的优化步骤都由自动化工具OCA 2执行，该工具以优化的参数结束并产生一组统计指标，其中包括压缩率Cr和EpsilonQ。对于Planck/LFI，要求是Cr = 2.4和ε Q <=仪器白噪声均方根的10%。为了加速该过程，开发了一种分析模型，该模型能够提取关于ε Q和Cr的大部分相关信息作为信号统计和处理参数的函数。该模型将用于仪器数据分析。该方法应用于地面试验期间，当仪器在代表飞行的条件下工作时。通过优化参数和性能验证，达到了35.5Kbps的数据传输速率，同时使EpsilonQ保持在3.8%的白噪声均方根值，满足要求。
2010-01-26 astro-ph.CO astro-ph.IM cs.IT
Revised planet brightness temperatures using the Planck/LFI 2018 data release
我们根据普朗克/LFI在2009- 2013年在30，44和70 GHz进行的测量，对木星，土星，天王星和海王星的亮度温度进行了新的估计，并于2018年向公众发布。这项工作扩展了2013年和2015年普朗克/LFI校准论文中的结果，基于2009- 2011年获得的数据。普朗克在名义任务期间对每颗行星进行了多达8次的观测。我们处理了来自22个LFI辐射计的时间顺序数据，以获得每个行星和过境的行星天线温度。我们占了波束形状，辐射计的带通，和几个系统的影响。我们将我们的结果与WMAP，普朗克/HFI观测的第九年的结果以及行星微波发射率的现有数据和模型进行了比较。对于木星，我们得到Tb = 144.9，159.8，170.5 K（+/- 0.2 K在1西格玛，与温度表示使用瑞利-金斯尺度）在30，44和70 GHz，分别，或等效的带平均普朗克温度TbBA=144.7$，160.3，171.2 K与WMAP和现有的模型很好地吻合。相对于模型在30 GHz的轻微过量被解释为同步辐射的影响。我们对土星的测量结果与WMAP对环Tb = 9.2 +/- 1.4，12.6 +/- 2.3，16.2 +/- 0.8 K的结果一致，而对于圆盘，我们得到Tb = 140.0 +/- 1.4，147.2 +/- 1.2，150.2 +/- 0.4 K，或等效的TbBA=139.7，147.8，151.0 K。…
2021-03-16 astro-ph.EP astro-ph.IM
The Planck-LFI flight model composite waveguides
普朗克卫星上的低频仪器设计用于在27至77千兆赫的宽频带上提供有史以来最精确的整个天空CMB各向异性图。它由22个伪相关辐射计组成，由11个主动冷却（20 K）前端模块（FEM）和11个300 K后端模块（BEM）组成。这两个部分之间的连接是由矩形波导。考虑到不同的性质（热，电磁和机械），对WG的特性提出了严格的要求，并推动了它们的设计。从热的角度来看，WG应保证FEM和BEM部分之间的良好绝缘，以避免制冷机过载。另一方面，重要的是信号通过WG不经历过度衰减。最后，考虑到FEM模块在焦面后面的不同位置以及周围结构给出的机械约束，需要不同的机械设计。选择不锈钢和铜的复合配置以满足所有要求。考虑到复杂的形状和相当长的长度（约1.5 - 2米），WG的制造和测试是一个挑战。这项工作涉及LFI WG的发展，包括最终配置和制造工艺的选择。它还描述了从电磁角度充分表征这些组件所采用的测试程序以及它们所经历的空间鉴定过程。报告了测试活动期间获得的结果，并与严格的要求进行了比较。LFI WG的性能符合要求，WG成功通过了空间鉴定。
2010-01-26 astro-ph.IM
Planck focal plane instruments: advanced modelization and combined analysis
本文是我作为IASF-MI研究员的工作成果，Istituto di Astrofisica Spaziale e Fisica Cosmica米兰分部，INAF的一部分，Istituto Nazionale di Astrofisica。这项工作始于2006年1月，在Aniello Mennella的监督下，在米兰大学物理系举行的天体物理学博士课程的背景下。我的工作的主要课题是低频仪器（LFI）辐射计的软件建模。LFI是欧洲航天局普朗克飞行任务上的两个仪器之一，用于高精度测量宇宙微波背景（CMB）的各向异性。我还被选中参加反粒子物理学国际博士学位，IDAPP。IDAPP由意大利大学和研究部（MIUR）资助，由Giovanni Fiorentini（Universita' di Ferrara）协调，旨在支持天体物理学和粒子物理学社区之间日益增长的合作。这是一个与巴黎博士学校合作的国际计划，涉及巴黎第六，第七和第十一大学，导致法国-意大利双博士学位头衔。我的工作是在普朗克号上的热辐射测量仪器高频仪器（HFI）的仪器科学家Jean-Michel Lamarre的共同指导下完成的。由于这次合作，我有机会与HFI团队在巴黎天文台工作了四个月，因此我的活动重点扩大了，包括HFI和LFI数据之间的互相关研究。普朗克是第一个在同一颗卫星上搭载非常不同的探测技术的CMB任务，这是控制系统效应和提高…
2012-08-09 astro-ph.CO astro-ph.IM
Cryogenic environment and performance for testing the Planck radiometers
本文是JINST上发表的发射前状态LFI论文的一部分：http://www.iop.org/EJ/journal/-page=extra.proc5/jinst普朗克LFI辐射计链组件（RCA）已在两个专用的低温设施中进行了校准。本文介绍了实验设备和相关仪器。单链的主要卫星热界面必须复制，稳定性要求必须得到满足。讨论了系统设计、出现的问题和改进方案。低温设置的性能报告。
2010-01-26 astro-ph.CO astro-ph.IM
Planck 2015 results. V. LFI calibration
我们介绍了用于校准普朗克低频仪器（LFI）时间线到普朗克2015年数据发布的热力学温度的管道的描述，涵盖了四年的不间断运行。与2013年的数据发布一样，我们的校准器由宇宙微波背景偶极子的自旋同步调制提供，但我们现在使用轨道部分，而不是采用威尔金森微波各向异性探测器（WMAP）太阳偶极子。这使得我们的2015年LFI分析能够提供一个独立的太阳偶极子估计，这与HFI的估计非常一致，并且在WMAP值的$1σ$（幅度为0.3%）范围内。相对于2013年普朗克数据发布，WMAP和迭代校准代码的全球大修使LFI地图的整体水平在温度上增加了0.45%（30 GHz），0.64%（44 GHz）和0.82%（70 GHz），从而减少了与WMAP测量的功率谱的差异。我们估计，LFI校准不确定性现在在70 GHz的地图，44 GHz的地图和30 GHz的地图的0.26%和0.35%的水平为0.20%。我们提供了自上次数据发布以来在校准中实施的所有变更的影响的详细描述。
2015-11-17 astro-ph.CO astro-ph.IM
Planck pre-launch status: Low Frequency Instrument calibration and expected scientific performance
给出了普朗克低频仪在地面低温试验活动中的标定和科学性能参数。这些参数反映了仪器的响应，并构成了我们对LFI科学性能的最佳发射前知识。LFI显示出出色的$1/f$稳定性和仪器系统效应的抑制;测量的噪声性能表明，LFI是同类仪器中最灵敏的仪器。测量的校准参数集将在飞行操作期间直到任务结束期间进行更新。
2010-01-25 astro-ph.IM
BeyondPlanck X. Bandpass and beam leakage corrections
本文研究了BeyondPlanck CMB分析流水线中Planck LFI数据的带通与波束泄漏校正方法，通过对带通剖面进行多项预处理及参数拟合，显著降低了泄漏效应，并首次在Planck LFI地图中引入波束失配泄漏校正。
2022-01-10 astro-ph.CO astro-ph.IM
Planck pre-launch status: Design and description of the Low Frequency Instrument
在本文中，我们提出了低频仪器（LFI），设计和开发的普朗克空间任务的一部分，欧空局计划致力于精确成像的宇宙微波背景（CMB）。Planck-LFI将在以30、44和70 GHz为中心的三个频带内观测全天空的强度和偏振，而更高的频率（100-850 GHz）将由HFI仪器覆盖。LFI是一种微波辐射计阵列，基于最先进的磷化铟低温HEMT放大器，在使用黑体负载作为参考信号的差分系统中实现。前端冷却至20 K以获得最佳灵敏度，基准负载冷却至4K以最大限度地降低低频噪声。我们提供了LFI的概述，讨论了领先的科学要求，并描述了各种硬件子系统所采用的设计解决方案。辐射，光学和热设计的主要驱动因素进行了讨论，包括对灵敏度，稳定性和拒绝系统的影响的严格要求。关于关键仪器单元和地面校准结果的进一步细节见一套配套文件。
2010-01-19 astro-ph.CO astro-ph.IM
BeyondPlanck V. Minimal ADC Corrections for Planck LFI
本文提出了一种用于 BeyondPlanck 框架的最小化 ADC DNL 修正方法，仅在显著受非线性影响的 LFI 数据流上应用，结果显示其对当前宇宙学参数估计影响较小，但未来仍需改进以避免联合分析中的条纹问题。
2022-04-06 astro-ph.IM
In-flight measurement of Planck telescope emissivity
普朗克卫星在轨任务于2013年10月结束。在低频仪器（LFI）例行任务结束和卫星退役之间，还进行了专门的测试，以测量普朗克望远镜的发射率。测试的范围有两个方面：（一）首次在飞行中直接测量望远镜的发射率;（二）通过比较飞行任务结束时在飞行中获得的数据与地面望远镜表征期间获得的数据，评估发射率可能下降的情况。通过加热普朗克望远镜并解开由LFI辐射计测量的系统温度过剩来确定发射率。结果表明，寿命终止（EOL）性能与地面光学测试结果以及在调试和性能验证（CPV）阶段测量的飞行中间接估计结果非常一致。方法和结果进行了介绍和讨论。
2018-01-29 astro-ph.IM
Planck 2015 results. VI. LFI mapmaking
本文介绍了利用普朗克低频仪器（LFI）资料进行成图的方法。地图制作步骤将校准的时间线和指向信息作为输入。主要产品是$I,Q$和$U$斯托克斯分量的天空图。这是第一次，我们在LFI频率的极化图。地图制作算法是基于一个去噪技术，增强了噪声先验。银河系区域被掩蔽以减少由带通失配和高信号梯度引起的误差。我们应用喇叭均匀辐射计的权重，以减少波束形状不匹配的影响。该算法与2013年版本中使用的算法相同，只是参数设置略有变化。我们通过仿真验证的过程。特别强调的是系统的控制，这是特别重要的准确的偏振分析。我们还产生低分辨率版本的地图，和相应的噪声协方差矩阵。这些作为后续分析步骤和参数估计的输入。通过噪声蒙特卡罗模拟验证了噪声协方差矩阵。地图产品中的残留噪声的特点是通过分析半环地图，噪声协方差矩阵，和模拟。
2015-02-05 astro-ph.CO astro-ph.IM
Planck pre-launch status: calibration of the Low Frequency Instrument flight model radiometers
欧空局普朗克卫星上的低频仪器（LFI）携带了11个辐射计子系统，称为辐射计链组件（RCA），每个子系统由一对伪相关接收器组成。我们描述了地面校准活动进行资格的飞行模型RCA和测量其发射前的性能。每个RCA都在专用的飞行低温环境中进行校准，辐射计前端冷却到20 K，后端冷却到300 K，外部输入负载冷却到4K。模拟不同温度下黑体的匹配负载被放置在天喇叭的前面，以获得基本的辐射计特性，如噪声温度，增益和噪声性能，例如1/f噪声。测量每个探测器的光谱响应，以及它们对热变化的敏感性。对所有11个LFI RCA进行了校准。在这些测试中测量的仪器参数，如噪声温度、带宽、辐射计隔离度和线性度，为普朗克-LFI数据分析提供了必要的输入。
2010-05-14 astro-ph.IM
Cryogenic characterization of the Planck sorption cooler system flight model
本文是JINST上发表的发射前状态LFI论文的一部分：http://www.iop.org/EJ/journal/-page=extra.proc5/1748-0221喷气推进实验室（JPL）为欧洲航天局（ESA）普朗克任务制造和组装了两个连续闭合循环氢焦耳-汤姆逊（J-T）吸附冷却器。每个制冷机的设计目的是在两个仪器接口处提供总计约1 W的冷却功率：它们直接冷却普朗克低频仪器（LFI）约20 K，同时为高频仪器（HFI）的4 K J-T机械制冷机提供预冷级。在喷气推进实验室进行子系统级验证后，低温冷却器已于2005年交付欧空局。在本文中，我们介绍了2008年在CSL（Centre Spatial de Liege）设施进行的飞行模型航天器上标称装置的低温鉴定和试验活动的结果。测试结果的输入功率，冷却功率，温度和温度波动的飞行允许范围内，这些接口的报告和分析任务的要求。
2010-01-26 astro-ph.IM
Planck 2013 results. III. LFI systematic uncertainties
我们目前的估计仪器和系统的影响不确定性的普朗克低频仪器有关的普朗克宇宙学结果的第一次发布。我们给出了一个概述的主要影响和工具和方法应用于评估残差的地图和功率谱。我们还提出了一个整体预算的已知系统的影响不确定性，这是占主导地位的旁瓣杂散光拾取和不完善的校准。然而，即使这两种效应也比用角温度功率谱测量的宇宙微波背景（CMB）波动弱至少两个数量级。在多极范围$\ell<20$中，最明显的是在30 GHz处，存在高于噪声水平的残留信号，这可能是由残留的银河杂散光污染造成的。目前的分析旨在进一步减少数据中的虚假信号水平，并改进系统效应建模，特别是在杂散光和校准不确定性方面。
2014-03-27 astro-ph.CO astro-ph.IM
Planck 2013 results. IV. Low Frequency Instrument beams and window functions
本文介绍了普朗克低频仪器（LFI）的飞行光束特性、光束窗口函数和相关的不确定度。为了确定从观测到的天空各向异性功率谱到实际天空各向异性功率谱的传递函数，需要了解波束轮廓。主波束畸变影响波束窗口函数，使高多极子下各向异性功率谱的重建复杂化，而旁瓣影响低和中间多极子。LFI主光束的飞行中评估依赖于木星观测期间进行的测量。通过叠加多次木星凌日的数据，主波束剖面在30和44 GHz下测量到-20 dB，在70 GHz下测量到-25 dB。在每个LFI频段，主波束立体角被确定为优于0.2%。普朗克发射前光学模型可以方便地调整，以独立于任何噪声影响来表征主光束。这种方法提供了一种光学模型，其光束完全再现了主光束区域的测量结果，但也允许描述功率水平低于木星测量本身的光束。在各个LFI频段，模拟波束与实测波束的一致性优于1%。模拟光束用于计算有效光束的窗函数。的窗口函数的误差预算估计从主波束和旁瓣的贡献，并占辐射计的频带形状。有效波束窗口函数的总不确定度分别为：30和44 GHz时为2%和1.2%（$\ell \approx 600$），70 GHz时为0.7%（$\ell \approx 1000$）。
2014-02-28 astro-ph.CO astro-ph.IM
Planck 2015 results. II. Low Frequency Instrument data processing
我们提出了与2015年数据发布相关的普朗克低频仪器（LFI）数据处理管道的更新描述。我们指出了自2013年论文以来我们的结果和方法保持不变的地方，并强调了2015年发布的变化，描述了产品（特别是时间线）以及获得它们的方式。我们证明了管道是自洽的（主要是基于模拟），并报告所有空测试。首次给出了斯托克斯Q和U偏振下的LFI映射。我们参考了其他相关论文，如有需要，可以找到LFI数据处理管道的更详细描述。
2016-02-16 astro-ph.CO astro-ph.IM
Planck 2013 results. V. LFI calibration
本文讨论了普朗克低频仪器测量数据的光度定标方法。我们的校准是基于轨道偶极子加上太阳偶极子的组合，分别由普朗克航天器相对于太阳的运动和太阳系相对于CMB静止坐标系的运动引起的。后者提供了一个几mK的信号，具有与CMB各向异性相同的光谱，并且在整个飞行任务中都是可见的。在本数据发布中，我们依赖于WMAP测量的太阳偶极子的特征。我们还提出了初步的结果（仅在44 GHz）的轨道偶极子的研究，这与太阳系速度的WMAP值在我们的不确定性。我们大约每小时计算一次每个辐射计的校准常数，以跟踪探测器增益的变化。由于非理想的光束的光学响应被证明是重要的，我们实现了一个快速卷积算法，它考虑了全光束响应估计所产生的信号的偶极子。此外，为了进一步减少由于旁瓣的残余系统学的影响，我们估计的时间变化的校准常数的30 GHz的辐射计（具有最大的旁瓣）使用的信号的参考负载。我们通过两种方式估计了校准精度：我们运行了一组模拟，以评估仪器和校准过程中统计误差和系统效应的影响，并且我们对数据和木星的亮度温度进行了一些一致性检查。该数据发布的校准误差预计在44和70 GHz时约为0.6%，在30 GHz时约为0.8%。（删节）
2014-08-20 astro-ph.CO astro-ph.IM
Planck 2015 results. IV. Low Frequency Instrument beams and window functions
本文介绍了普朗克低频仪器（LFI）的飞行光束、光束窗口函数和相关的不确定度的特性。本文的结构与2013年普朗克发布的结构相似;主要区别在于光束归一化和用于偏振分析的窗口函数的交付。对LFI主光束的飞行中评估依赖于在观测木星期间进行的测量。通过叠加7次木星凌日的数据，主波束剖面在30和44 GHz下测量到-25 dB，在70 GHz下测量到-30 dB。已经证实，模拟波束和测量波束之间的协议是优于1%，在每个LFI频带（在20 dB的轮廓从峰值，均方根值为0.1%，在30和70 GHz的; 0.2%，在44 GHz）。模拟偏振光束用于计算有效光束窗口函数。的窗口函数的误差预算估计从主波束和旁瓣的贡献，并占辐射计频带形状。有效波束窗口函数的总不确定度在30和44 GHz分别为0.7%和1%（在$\ell \approx 600$）;在70 GHz为0.5%（在$\ell \approx 1000$）。
2015-10-12 astro-ph.CO astro-ph.IM
Planck Early Results. V. The Low Frequency Instrument data processing
我们描述的数据处理低频仪器（LFI）用于生产的普朗克早期发布紧凑源目录（ERCSC）。特别是，我们讨论了减少数据从遥测数据包清洁，校准，时序数据（TOD）和频率图的步骤。利用航天器运动引起的宇宙微波背景辐射的温度调制对数据进行连续校准。噪声特性估计从TOD的天空信号已被删除，使用广义最小二乘地图制作算法。测得的1/f噪声拐点频率范围从30 GHz时的100 mHz到70 GHz时的几十mHz。一个去噪码（夫人）结合辐射数据和指向信息到天空地图，最大限度地减少相关噪声的方差。噪声协方差矩阵需要计算LFI和普朗克产品的统计不确定性。使用木星凌日估计主波束下降到约-10dB水平，这也用于焦平面的几何校准。
2011-12-07 astro-ph.CO astro-ph.IM
Planck early results. III. First assessment of the Low Frequency Instrument in-flight performance
介绍了普朗克低频仪器在轨运行一年后的科学性能。我们描述了主要的光学参数，并讨论光度校准，白噪声灵敏度和噪声特性。主要系统效应的影响的初步评价。对于每一个性能参数，我们概述了用于获得它们的飞行数据的方法，并提供了发射前的地面评估，这基本上是在飞行中确认的比较。
2011-12-19 astro-ph.CO astro-ph.IM
Design, development and verification of the 30 and 44 GHz front-end modules for the Planck Low Frequency Instrument
我们给出了一个30和44 GHz的前端模块（FEM）的低频仪器（LFI）的普朗克任务将于2009年推出的设计，施工和测试的描述。飞行任务的科学要求决定了FEM要满足的性能参数，包括其线性偏振特性。有限元设计是一个差分伪相关辐射计，其中来自天空的信号与4 K黑体负载进行比较。FEM核心的低噪声放大器（LNA）基于磷化铟高电子迁移率晶体管（HEMT）。该辐射计采用了一种新颖的相位开关设计，提供了良好的幅度和相位匹配的整个频带。在两个频率的测量误差范围内满足噪声温度要求。对于最敏感的LNA，在30和44 GHz处，频带中心处的噪声温度分别是量子极限的3倍和5倍。对于某些FEM，当环境温度降低到20 K时，噪声温度仍在下降。FEM的稳定性测试，包括1/f拐点频率的测量，也满足任务要求。30和44 GHz FEM在所有关键方面都满足或优于任务要求。最灵敏的LNA在其频带中心处已经达到了HEMT的噪声温度的新极限。有限元模型具有明确的线性极化特性。
2010-01-26 astro-ph.IM
Planck 2013 results. II. Low Frequency Instrument data processing
我们描述了普朗克低频仪器（LFI）数据处理中心（DPC）的数据处理管道，以创建和表征全天空地图的基础上的第一个15.5个月的操作在30，44和70 GHz。特别是，我们讨论了减少数据所涉及的各个步骤，从遥测数据包开始到清洁，校准的时间表和校准的频率图的生产。利用航天器自行对宇宙微波背景辐射平均温度的调制，对数据进行连续校准。天空信号而不是偶极子被删除的迭代过程的基础上同时拟合的校准参数和天空地图。噪声特性估计从时间顺序的数据后，天空信号已被删除，使用广义最小二乘地图制作算法。一个去噪码（夫人）结合辐射数据和指向信息到天空地图，最大限度地减少相关噪声的方差。噪声协方差矩阵，需要计算LFI和普朗克产品的统计不确定性，也产生。使用木星凌日估计主波束下降到-20 dB水平，这也用于焦平面的几何校准。
2014-02-02 astro-ph.IM
Planck Early Results. II. The thermal performance of Planck
普朗克仪器在太空中的性能是通过其低工作温度实现的，LFI为20 K，HFI为0.1K，通过被动辐射冷却和三个主动机械冷却器的组合实现。对非常宽的频率覆盖范围的科学要求导致了两种具有不同温度和冷却需求的探测器技术。主动冷却器可以满足这些需要，而以前的低温空间飞行任务（红外天文卫星、COBE、ISO、斯皮策、AKARI）所使用的氦低温恒温器则不能。辐射冷却由三个V形槽散热器和一个大型望远镜挡板提供。主动冷却器是氢吸附冷却器（<20 K）、4 He焦耳-汤姆逊冷却器（4.7K）和3 He-4 He稀释冷却器（1.4K和0.1K）。飞行系统在发射时处于环境温度，并在太空中冷却到工作条件。2009年7月3日，发射50天后，HFI测辐射热板达到93 mK。太阳能电池板总是面向太阳，遮蔽普朗克的其余部分，并在384 K的平均温度下工作。在航天器的另一端，望远镜挡板的工作温度为42.3K，望远镜主镜的工作温度为35.9K。仪器关键部件的温度通过主动和被动两种方法稳定。温度波动是由与太阳的距离变化、吸附冷却器循环和气液流动波动以及稀释板和测辐射热计板上宇宙射线通量波动驱动的。这些波动不会损害科学数据。
2012-01-02 astro-ph.IM
