Numerical Results for the System Noise Temperature of an Aperture Array Tile and Comparison with Measurements
本报告的目的是记录复杂波束形成阵列天线系统的噪声性能，并描述最近开发的称为THACO的噪声测量设备，该设备是在ASTRON开发的。接收器系统包括强耦合的144个TSA单元的阵列天线，144个低噪声放大器（LNA）（Tmin = 35 - 40K）和初始测试站的数据记录/存储设施，允许离线数字波束形成。本研究的主要目标是比较几个实际波束形成器的模拟值与实测接收机噪声温度，并预测相关的接收机噪声耦合贡献，天线热噪声和地面噪声拾取（由于反向辐射）。
2011-10-13 astro-ph.IM
The Cosmic Background Imager 2
我们描述了一个升级的宇宙背景成像仪仪器，以增加其表面亮度灵敏度在小角度尺度。升级包括将13个0.9米天线替换为1.4米天线，该天线结合了新颖的设计功能组合，以较低的制造成本提供了出色的旁瓣和溢出性能。使用了现成的旋转主镜，并且次镜相对于标准卡塞格伦尺寸过大并且成形，以便在孔径效率和低溢出瓣之间提供最佳折衷。主镜中的低阶畸变通过次镜的定制加工来补偿。二次电极支撑在透明的介电泡沫锥体上以使散射最小化。在完整仪器中测试天线，波束形状和溢出噪声贡献符合预期。我们展示了望远镜的性能和相互校准与以前的系统使用观察的Sunyaev-Zel 'dovich效应在集群阿贝尔1689。该增强型仪器已被用于研究宇宙微波背景、Sunyaev-Zel'dovich效应和弥漫性银河辐射。
2011-08-19 astro-ph.CO astro-ph.IM
The ExaVolt Antenna: A Large-Aperture, Balloon-embedded Antenna for Ultra-high Energy Particle Detection
我们描述了ExaVolt天线（EVA）任务的科学动机，实验基础，设计方法和模拟性能，以及计划为NASA在南极洲的亚轨道超压气球计划开发的超高能（UHE）粒子观测站。EVA将在一次飞行中将ANITA的综合总量-目前最先进的UHE亚轨道有效载荷-提高1-2个数量级。该设计基于环形反射器光学器件的一种新应用，该应用利用超压气球表面，以及安装在内膜上的馈电阵列，创建一个超大型无线电天线系统，可以看到下面的南极冰盖。当UHE中微子在冰内相互作用时，或者当UHE宇宙射线在大陆上方的大气中相互作用时通过地球同步辐射。EVA的瞬时天线孔径估计为几百平方米，用于在150-600 MHz频带内检测这些事件。对于标准的宇宙成因UHE中微子模型，EVA应该检测到的订单30次飞行事件在EeV的能量制度。对于UHE宇宙射线，总共将检测到15，000个量级的地球同步辐射事件，其中几百个在10 EeV以上，并且在GZK截止能量以上60个量级
2011-08-09 astro-ph.HE astro-ph.IM
A Wideband, Four-Element, All-Digital Beamforming System for Dense Aperture Arrays in Radio Astronomy
密集排列的全数字孔径阵列是平方公里阵列（SKA）射电望远镜所需技术开发的一个关键领域。数字孔径阵列的实时信号处理系统的设计是目前世界范围内探路者项目的核心挑战。我们描述了这样的工作的中期结果;一个分层的，频域波束形成架构，用于合成从数字孔径阵列的宽带天线馈源的天空波束。
2010-01-12 astro-ph.IM
Quantifying Foreground Contamination in the Dark Ages 21 cm Power Spectrum Using an Electromagnetically Simulated Dipole Antenna Atop a Dielectric Surface
Brown University（布朗大学）；National Radio Astronomy Observatory（国家射电天文台）；University of Colorado Boulder（科罗拉多大学博尔德分校）；Lunar Resources, Inc.（月球资源公司）
研究利用电磁模拟偶极天线量化黑暗时代21厘米功率谱中的前景污染问题。通过模拟可见度测量值，考虑天线波束、天空模型等，研究月球风化层变化影响，发现风化层特性影响前景功率抑制，强调准确建模前景和风化层的重要性。
2026-07-15 astro-ph.CO astro-ph.IM
Beamforming Techniques for Large-N Aperture Arrays
波束成形是所有相控阵列的处理功能的核心，并且对于大量天线元件（例如，> 100，000）变得特别具有挑战性。本文讨论了在合理的功率要求下有效波束形成的能力。虽然最合适的波束成形技术将随着时间的推移而变化，由于半导体和处理的发展，我们提出了一个分层结构，这是技术不可知的，并描述了射频（RF）和数字分层波束成形方法。我们目前的两个天线阵列演示，即电子多波束射电天文学概念（EMBRACE）和双极化全数字阵列（2-PAD）的RF和数字波束形成系统的实现。本文将比较和对比数字和模拟实现，而不考虑这些阵列的深层系统设计。
2010-08-24 astro-ph.IM
Characterization of a dense aperture array for radio astronomy
EMBRACE@Nancay是一种原型仪器，由4608个密集排列的天线元件组成，形成一个完全采样的、未阻塞的孔径。这项技术是为平方公里阵列提出的，具有提供极大视场的潜力，使其成为理想的测量仪器。我们描述的系统，校准程序，并从原型的结果。
2016-02-25 astro-ph.IM
A pioneering experiment combining single-antenna and aperture-synthesis data to measure Faraday rotation with GMIMS and the CGPS
该研究首次结合单天线与孔径合成数据，生成覆盖全空间尺度、分辨率达3角分的银河法拉第旋转图，证明窄带宽下仍可提取有效磁场信息，凸显未来巡天协同潜力。
2025-05-22 astro-ph.GA astro-ph.IM
Terahertz Coded Aperture Mask using a Vanadium Dioxide Bowtie Antenna Array
太赫兹成像系统因其在天文学、光谱学、等离子体诊断和安全方面的应用而受到科学界的极大关注。设计这种系统的一种方法是使用焦平面阵列。虽然这些系统的原理很简单，但实现实用的架构却被证明是非常困难的。一种不同的成像方法包括在检测之前使用可重新配置的掩模对电磁能的入射通量进行空间编码。这种技术被称为编码孔径或Hadamard成像。本文详细介绍了设计，制造和测试的原型编码孔径掩模工作在WR 1.5（500至750 GHz），使用二氧化钒（VO2）的开关特性。可重构掩模由蝶形天线与二氧化钒VO2元素在馈电点。根据对称性，阵列的单位单元可以由等效波导表示，其尺寸限制最大工作频率。在该设计中，单元电池的截止频率为640 GHz。使用反应偏置靶离子束沉积生长的VO2器件。在WR 1.5（500至750 GHz）频带中进行掩模的反射系数（S11）测量。与电路模型的结果进行了比较，发现是在良好的协议。的掩模的传输响应的模拟进行，并显示高达28 dB的传输调制。该项目是开发全编码孔径成像系统的第一步，该系统以WR 1.5工作，VO2作为掩模切换元件。
2015-12-08 astro-ph.IM physics.ins-det
Modeling the Aperture of Radio Instruments for Air-Shower Detection
稀疏数字天线阵是未来大规模宇宙线观测站的一种很有前途的探测技术。最近已经表明，这种仪器可以提供一个分辨率的能量和簇射最大值的水平上的其他宇宙射线探测方法。由于在30至80 MHz的传统频带中空气簇射无线电发射的主导地磁性质，无线电信号的幅度和极化强烈地依赖于到达方向的方位角和天顶距。因此，天线阵列的效率和孔径的估计比粒子或切伦科夫光检测器更复杂。我们已经建立了一个新的效率模型的基础上利用横向分布函数作为淋浴模型，和概率处理的检测过程。将该模型与通卡射电扩展站（通卡-雷克斯）测量的数据进行比较，通卡射电扩展站是一个数字天线阵列，面积约为1公里，位于西伯利亚的通卡宇宙射线和伽马射线天文学高级仪器（TAIGA）的$^2$。通卡-雷克斯探测器利用空气-切伦科夫和粒子探测器的触发器探测空气簇射的无线电发射。本研究是通卡-雷克斯测量宇宙线通量的重要一步，对于一般空气簇射的射电测量是重要的。
2019-09-04 astro-ph.IM
Signal Processing Firmware for the Low Frequency Aperture Array
介绍了为平方公里阵列的低频孔径阵列组件开发的信号处理固件。固件在双FPGA板上实现，能够处理来自16个双极化天线的流。数据处理包括每个天线的采样数据的信道化，仪器响应和几何延迟的校正，以及通过组合对齐的流形成一个或多个波束。该信道化器采用过采样多相滤波器组架构，允许对输入信号进行频率连续处理，而频谱通道之间没有不连续性。每个板处理来自16个天线的数据流，作为更大的波束成形系统的一部分，通过标准以太网互连连接。在平方公里阵列的第一阶段，预计将有8192个这样的信号处理平台，因此特别注意确保设计是低成本和低功耗的。
2020-02-24 astro-ph.IM physics.ins-det
A Minimum Variance Method for Problems in Radio Antenna Placement
孔径合成射电望远镜从几个射电天线获得的数据生成天体图像。这些天线的放置一直是一个有趣的问题的来源。通常，几个潜在的矛盾目标，如良好的图像质量和低基础设施成本必须同时满足。在本文中，我们提出了一种通用的最小方差方法，重点是在存在限制情况的情况下获得良好的图像。我们在三种不同的情况下，它的多功能性和善良：（a）放置在地面上的天线，以获得一个目标的高斯紫外线分布（b）交错的情况下，交错的预算和（c）只要可用，使用天线的移动性，以获得高度的容错望远镜的建设。
2009-01-30 astro-ph.IM
1.2 Meter Shielded Cassegrain Antenna for Close-Packed Radio Interferometer
对宇宙微波背景和星系团进行角分分辨率的毫米波干涉观测需要短间距的天线阵。将所有天线共同安装在单个可操纵平台上限制了总重量。提出了一种用于1.2 m直径卡塞格伦天线的25 kg轻质新型碳纤维设计。有限元分析预测了在重力、风和热载荷下的优异结构性能。主镜和次镜表面为铝，并涂有薄TiO $_2$顶层以提供保护。基于喇叭天线仿真设计了一种边缘渐变的高斯馈源照明方向图，实现了低波束旁瓣电平，并在远场波束方向图测量中得到了验证。屏蔽挡板将天线间耦合降低到低于$\sim$ -135 dB。总的天线效率，包括一系列的效率因子，估计为60%左右，主要的损失来自馈电溢出和二次阻塞。有了这个新的天线，预计在13单元阵列操作中，每年的探测率约为50个集群。
2010-12-17 astro-ph.CO astro-ph.IM
Space-based Aperture Array For Ultra-Long Wavelength Radio Astronomy
在过去的十年里，各种射电天文学阵列的兴起，特别是对于100 MHz以下的低频观测。这些发展主要是由有趣和基本的科学问题驱动的，例如通过检测高度红移的21厘米线发射来研究黑暗时代和再电离时代。然而，由于人为干扰、电离层扭曲和10 MHz以下电离层几乎完全不透明，30 MHz以下的地基射电天文学受到严重限制。因此，这个狭窄的光谱带可能仍然是射电天文学中最后一个未探索的频率范围。在这些频率下研究宇宙的一个简单的解决方案是部署一个远离地球电离层的天基天线阵列。过去的各种研究主要受到技术和计算资源的限制，但目前的处理和通信趋势表明并非如此。我们简要介绍了可实现的科学案例，并讨论了选定的方案，如银河系外调查的系统设计。对可能的卫星阵列的各个子系统，如射电天文天线设计、星上信号处理、通信结构和卫星网络的联合空时估计进行了广泛的讨论。根据可扩展阵列和避免单点故障，我们提出了ULW天基阵列的集中式和分布式解决方案。我们强调了各种部署位置的好处，并总结了未来天基无线电阵列的技术挑战。
2015-05-18 astro-ph.IM
Experimental Results of the Sensitivity of a Low Noise Aperture Array Tile for the SKA
孔径阵列已被广泛研究，以应用于下一代天文学大型射电望远镜，要求极低的噪声性能。原型阵列系统需要证明孔径阵列技术的低噪声潜力。本文介绍了144双极化锥形缝隙天线（TSA）单元的孔径阵列瓦的噪声测量，最初建造和特点作为一个相控阵饲料的应用在L波段射电天文接收系统。给出了系统的噪声预算，并讨论了测量的噪声温度对波束转向的依赖性。比较的测量结果与模拟的噪声行为，使用系统噪声模型。该模型包括接收机噪声耦合的影响，导致从一个不断变化的主动反射系数和阵列噪声的贡献作为波束转向的函数。测量结果清楚地证明了模型的有效性，从而有效的系统噪声温度的计算的主动反射系数的概念。所提出的阵列噪声温度，最佳测量值为45 K，是最先进的室温孔径阵列在1 GHz范围内，并说明其低噪声潜力。
2011-08-27 astro-ph.IM
The 256-antenna Coherent All-Sky Monitor
Cahill Center for Astronomy and Astrophysics, California Institute of Technology（加州理工学院凯尔天文与天体物理学中心）；Fourier Space（傅里叶空间）；Department of Astronomy, University of California, Berkeley（加州大学伯克利分校天文学系）
CASM-256通过高灵敏度和宽视场探测局部宇宙快速射电暴，利用GPU实时处理数据，为未来大规模阵列奠定基础。
2026-04-15 astro-ph.HE astro-ph.IM
On-sky calibration of a SKA1-low station in the presence of mutual coupling
本文讨论了平方公里阵（SKA）相控孔径阵站模拟链的校准，使用嵌入式元件方向图（阵列中每个天线一个，从而考虑互耦的全部影响）或平均元件方向图来生成模型矢量。该阵列由256个对数周期偶极子阵列天线组成。实现了能够生成这种每基线模型可见性相关矩阵的模拟器，其允许使用StEFCal（统计高效和快速校准）与两种模式类型直接比较校准结果。使用模拟器生成的模型vibration与StEFCal校准阵列是成功的，因此构成了一个可能的例行校准的SKA相位孔径阵列站。此外，结果表明，有没有显着的优势，在校准与嵌入式元件模式，与StEFCal成功地检索类似的每元素系数与模型vibration生成的模式类型。这对于减轻校准的计算成本，特别是对于考虑实时校准策略，是非常重要的。为演示目的，使用了来自西澳大利亚州的AAVS-1（孔径阵列验证系统1）原型站的数据。
2020-05-26 astro-ph.IM physics.ins-det
