Automated Detection of Antenna Malfunctions in Large-N Interferometers: A Case Study with the Hydrogen Epoch of Reionization Array
我们提出了一个框架，识别和标记故障天线在大型无线电干涉仪。我们概述了两个不同类别的指标，旨在检测离群值沿已知的故障模式的大型阵列：互相关指标，所有天线对的基础上，和自相关指标，仅基于个别天线。我们定义并激励所有使用的指标的统计框架，并提供量身定制的可视化，帮助我们清楚地识别新的和现有的系统。我们实现这些技术使用的数据从105个天线的氢时代的再电离阵列（HERA）作为一个案例研究。最后，我们提供了一个详细的算法，实现这些指标的标记工具，对真实的数据集。
2022-05-04 astro-ph.CO astro-ph.IM
Calibration Schemes with $\mathcal{O}(N\log{N})$ Scaling for Large-N Radio Interferometers Built on a Regular Grid
未来几代使用$N\gg 1000$天线在宇宙距离上瞄准21 '，cm信号的无线电干涉仪可能会在使用传统架构构建相关器时面临重大的计算挑战，其计算资源需求随着阵列大小的变化而变化，如$\mathcal{O}(N^2)$。这样的解调器的基本输出是阵列中所有天线对的互相关积。FFT相关器架构通过经由空间傅立叶变换计算互相关积来将计算资源缩放减少到$\mathcal{O}(N\log{N})$。然而，FFT相关器的输出仅在输入天线电压被增益和相位校准时才有意义。传统上，干涉校准使用由标准相关器产生的$\mathcal{O}(N^2)$互相关。本文提出了两种实时校准方案，可以与FFT相关器并行工作，作为一个独立的$\mathcal{O}(N\log{N})$相关器系统，可以扩展到大N冗余阵列。我们比较了这两种校准方案的性能和可扩展性，发现它们导致天线增益的方差随着阵列尺寸的增加而减小为$1/\log{N}$。
2020-10-14 astro-ph.CO astro-ph.IM
Solving the Corner-Turning Problem for Large Interferometers
所谓的转角问题是具有大量天线的射电望远镜的主要瓶颈。这个问题本质上是快速转置一个矩阵，这个矩阵太大而不能存储在一个单一的设备上;在无线电干涉测量中，它的发生是因为来自每个天线的数据需要被路由到一个处理器阵列，每个处理器将处理有限的数据部分（比如说频率范围），但需要每个天线的输入。我们提出了一种低成本的解决方案，允许相关器转置其数据在实时，而无需争夺带宽，通过蝴蝶网络既不需要额外的RAM存储器，也不需要昂贵的通用开关硬件。我们讨论了使用FPGA，CMOS，模拟逻辑和光学技术的可能实现，并得出结论，即使是即将到来的大规模无线电阵列的拐角特纳成本可以很小。
2010-08-25 astro-ph.CO astro-ph.IM
On the detection of global 21-cm signal from Reionization using interferometers
全球红移21厘米信号的检测是一个很好的手段破译的物理过程中的黑暗时代和随后的再电离时代（EoR）。然而，由于仪器校准和建模显著更亮的前景和仪器系统学所需的高精度，检测这种微弱的闪烁是具有挑战性的。特别是，接收机噪声与mK精度的建模及其分离仍然是一个艰巨的任务，旨在使用单元素光谱辐射计检测全球信号的实验。干涉仪不响应接收机噪声，因此，我们在这里探讨干涉仪的全球信号的响应理论。换句话说，我们讨论的空间相干性所产生的电场的21厘米的信号和方法，其检测使用传感器阵列的电子元件。我们首先推导了由单元偶极子和谐振环天线制成的两元件干涉仪对均匀天空的响应，然后将分析扩展到由1-D阵列制成的干涉仪，并考虑2-D孔径天线。最后，我们描述的方法，通过该方法的相干性可能会被增强，使干涉仪的测量产生改进的灵敏度的反射分量。我们的结论是：（a）它确实是可能的，以测量全球21厘米从EoR使用干涉仪，（b）一个实际有用的配置是与全向天线作为干涉仪元件，（c）的空间相干性可以增强和全球EoR信号的可检测性可以平滑使用，例如，空间分束器之间的干涉仪元件。
2015-08-21 astro-ph.CO astro-ph.IM
The Effects of the Local Environment on a Compact Radio Interferometer I: Cross-coupling in the Tianlai Dish Pathfinder Array
本研究针对紧凑型射电干涉仪受局地环境产生的非天文相关信号干扰的问题，建立天线接收机噪声交叉耦合模型，应用于天籁碟形探路者阵列并结合观测验证，提出21 cm强度测绘仪器的交叉耦合水平要求。
2023-11-06 astro-ph.CO astro-ph.IM
Parameter estimation of gravitational-wave signals with frequency-dependent antenna responses and higher modes
本文在 Bilby 中实现频率依赖天线响应与相对分箱等似然，并在含高阶模的类 GW170817 信号及未来探测器网络中验证其参数估计性能。
2025-10-20 astro-ph.CO astro-ph.IM gr-qc
The Laser Interferometer Space Antenna mission in Greece White Paper
本文总结了希腊LISA研讨会的成果，介绍希腊研究人员加入LISA联盟的进展，并提出希腊引力波界参与未来LISA任务的路线图。
2023-09-21 astro-ph.CO astro-ph.GA gr-qc
Analytic approximations of scattering effects on beam chromaticity in 21-cm global experiments
来自天线附近的物体的散射产生来自强紧凑射电源的相关信号，其方式类似于海洋干涉仪使用单个天线的总功率谱中的精细频率结构来测量射电源位置所使用的方式。这些条纹或波纹，由于相关的信号干扰是目前在任何一个单一的天线的频谱中的一个低水平，是一个主要来源的系统，用于测量全球红移21厘米信号从早期宇宙的系统。在海洋干涉仪中，位于海上方悬崖上的单个天线用于将来自直接路径的信号添加到来自从海洋反射的路径的信号，从而形成干涉仪。这是用于映射无线电源与一个单一的天线由博尔顿和斯利在1950年代。在本文中，我们推导出解析表达式，以确定这些波纹的水平，并比较这些结果在几个简单的情况下，与电磁建模软件，以验证分析计算是足够的，以获得全球21厘米信号的测量散射效应的大小。这些分析计算是必要的，以评估的情况下，要么太复杂，或需要太多的时间来模拟使用软件的影响的大小。
2022-12-08 astro-ph.CO astro-ph.IM
Cosmology with the Laser Interferometer Space Antenna
本文总结了LISA在宇宙学、理论和方法上的最新进展，指出其不仅能探测宇宙膨胀率和随机引力波背景，还提供了探索宇宙的新机遇。
2022-04-11 astro-ph.CO
The All-Sky SignAl Short-Spacing INterferometer (ASSASSIN) I: Global sky measurements with the Engineering Development Array-2
为了填补我们早期宇宙观测知识中的一个关键空白，世界各地的实验继续试图验证EDGES实验对宇宙黎明红移21厘米信号的探测。这种来自中性氢的天空平均或“全球”信号在低射频（50-200 MHz）下应该是可检测的，但由于明亮的前景发射和难以达到所需的仪器校准精度水平而难以测量。在本文中，我们概述了我们的进展，使用一种新的新方法来测量全球红移21厘米信号。出于需要使用具有与EDGE非常不同的系统误差的替代方法来获得独立结果的动机，我们采用了一个密集天线阵列来干涉测量全球天空信号，而不是使用具有单个天线的传统方法。我们使用模拟来演示我们新开发的方法，并表明，对于一个理想化的仪器，21厘米的信号，理论上可以从一个紧密间隔的偶极子阵列的振动中提取。我们验证了我们的信号提取方法的工作在真实数据上使用的观察与平方公里阵列样的原型;工程开发阵列-2。最后，我们利用我们在模拟和观测中学到的经验教训，为未来的工作制定了一个明确的计划，这将最终导致一个新的全球红移21厘米仪器：全天空信号短间距干涉仪（ASSASSIN）。
2020-09-14 astro-ph.CO astro-ph.IM
Observable tensor-to-scalar ratio and secondary gravitational wave background
在本文中，我们将强调一个简单的真空能量主导的拐点暴胀如何匹配当前的宇宙微波背景辐射数据，并预测大的原始张量标量比，$r \sim \mathcal{O}(10^{-3}-10^{-2})$，可观察到的二阶引力波背景，这可能是从未来的实验，如DECi-hertz干涉仪引力波天文台（DECIGO），激光干涉仪空间天线（eLISA），宇宙探测器（CE）和大爆炸天文台（BBO）。
2017-08-24 astro-ph.CO gr-qc hep-ph
Measuring the spectrum of primordial gravitational waves with CMB, PTA and Laser Interferometers
我们调查的可能性测量的原始引力波（GW）信号在21个十年的频率，使用宇宙微波背景（CMB），脉冲星定时阵列（PTA），激光和原子干涉仪。对于CMB和PTA实验，我们分别考虑LiteBIRD任务和平方公里阵列（SKA）。对于干涉仪，我们考虑空间任务建议，包括激光干涉仪空间天线（LISA），大爆炸观测器（BBO），分赫兹干涉仪引力波天文台（DECIGO），$μ$战神实验，分赫兹天文台（DO）和暗物质和重力探索空间原子实验（AEDGE），以及地基爱因斯坦望远镜（ET）建议。我们实现所需的数学计算灵敏度的CMB和干涉仪，并从第一原理推导出后者的响应函数。我们还评估了每个实验中天体物理前景污染的影响。我们提出了两类有代表性的原始GW随机背景模型的能量密度参数$Ω_{GW}h^2$的分箱灵敏度曲线和误差条，作为频率的函数：来自单场慢卷暴胀的度量中的量子真空涨落，以及来自旁观者轴子SU（2）暴胀模型的源诱导张量扰动。我们发现良好的前景，联合测量的GW频谱的CMB和星载干涉仪的任务建议。
2020-11-16 astro-ph.CO gr-qc
Probing the Sound Speed of Dark Energy with a Lunar Laser Interferometer
Vanderbilt University（范德堡大学）
本文提出利用月球激光干涉仪探测暗能量声速，通过测量宇宙学尺度引力势的实时演化，揭示暗能量微物理特性，建立声速与可观测应变信号的联系。
2026-01-29 astro-ph.CO gr-qc hep-th
Searching for anisotropic stochastic gravitational-wave backgrounds with constellations of space-based interferometers
最近的许多工作表明，地面探测器的角分辨率太差，无法表征随机引力波背景（SGWB）的各向异性。为此，我们自问，一系列天基仪器是否更合适。我们认为激光干涉仪空间天线（LISA），一个星座的多个LISA类集群，和分赫兹干涉仪引力波天文台（DECIGO）。具体来说，我们测试这些检测器星座是否可以探测SGWB的各向异性。对于这个范围，我们认为SGWB产生的两个天体物理来源：合并紧凑的双星和最近提出的大规模黑洞种子形成的情况下，通过多次合并的恒星残余物。我们发现测量SGWB各向异性的角功率谱几乎是不可能的。然而，事实证明，可以通过与CMB波动的互相关来探测SGWB各向异性。特别是，我们发现两个类似LISA的探测器和CMB-S4的星座可以在一定程度上限制CMB透镜收敛和黑洞种子形成过程产生的SGWB之间的互相关。此外，我们发现DECIGO可以探测合并的紧凑型双星的CMB透镜和SGWB之间的互相关。
2022-12-12 astro-ph.CO gr-qc
Measuring the non-Gaussian stochastic gravitational-wave background: a method for realistic interferometer data
随机引力波背景（SGWB）可以由许多独立事件的叠加而产生。如果单位时间内的事件发生率足够高，则产生的背景是高斯的，也就是说，它仅由引力波应变功率谱表征。或者，如果事件发生率低，我们预计一个非高斯背景，其特征在于间歇性的亚阈值突发。许多实验可访问的模型的SGWB，如SGWB所产生的紧凑的二元聚结，预计将这种非高斯品种。另一方面，来自早期宇宙的原始背景更有可能是高斯的。因此，测量SGWB的高斯性可以提供关于其起源的附加信息。在本文中，我们介绍了一种新的极大似然估计，可用于估计非高斯分量的SGWB签名测量的干涉仪网络。这种方法可以鲁棒地应用于空间分离的干涉仪与有色，非高斯噪声。此外，它可以作为广泛使用的随机辐射计算法的推广。
2013-01-02 astro-ph.CO astro-ph.IM
Astrophysics with the Laser Interferometer Space Antenna
本文综述了LISA引力波探测在超致密双星、大质量黑洞双星和极端质量比旋近等主要天体物理源上的理论、模拟与观测现状，并展望其多信使发现潜力。
2023-05-25 astro-ph.CO astro-ph.GA astro-ph.HE
