Phased Array Feed: Development of a Cryogenic 19 Element System for Radio Astronomy
相控阵馈源:射电天文学低温 19 元件系统的开发
基本信息
- 批准号:1207727
- 负责人:
- 金额:$ 39.45万
- 依托单位:
- 依托单位国家:美国
- 项目类别:Standard Grant
- 财政年份:2012
- 资助国家:美国
- 起止时间:2012-07-15 至 2014-06-30
- 项目状态:已结题
- 来源:
- 关键词:
项目摘要
Radio telescopes operating at centimeter wavelengths have historically used just a single feed system, equivalent to a single spatial pixel on the sky. This makes for a very slow and laborious data-gathering process. In contrast, modern instruments at optical and infrared wavelengths, and more recently those at millimeter and sub-millimeter wavelengths, are able to gather data in parallel from multiple (and in some cases many) independent pixels at once. The gains in observing efficiency and scientific capability can be enormous. Multiple pixels improve the ability to remove signal background and greatly increase the speed at which large-area surveys can be carried out. An initial step at the wavelength of 21 centimeters is the Arecibo Observatory 7-pixel Arecibo L-band Feed Array (ALFA), installed on the 305-meter telescope in 2004.A future direction with even more impact on observing power is a planned cryogenically-cooled 40-beam phased array feed (PAF) for Arecibo, also operating at L-band. Feasibility studies have shown that Arecibo optics can support all 40 beams on the sky, and a demonstration dewar system that will house a 19-element array is nearly complete. To further develop the technology needed to build large arrays of the future, Drs. G. Cortes-Medellin and D. Campbell of Cornell University plan to add low noise amplifiers to the cryogenic dewar and deploy the full system for use on the Arecibo telescope. The goals will be to demonstrate that a system noise temperature of less than 35 K can be achieved with a multipixel array, investigate optimal beam-forming algorithms for Arecibo's optics, and determine the system's overall temporal stability. The new, more efficient generation of multi-element L-band receivers being advanced by this project will mesh with phased array feed signal-processing backends under development at Brigham Young University. Together, the studies will enable the design of a larger, full-scale phased array feeds that will greatly accelerate the capabilities of cm-wavelength surveys. Students and young scientists employed throughout the project will help augment the next generation of hardware-savvy researchers with expertise in signal detection and propagation for the important radio regime.Funding for this work is being provided by NSF's Division of Astronomical Sciences through its Advanced Technologies and Instrumentation program.
历史上,以厘米波长运行的射电望远镜只使用单个馈电系统,相当于天空中的单个空间像素。 这使得数据收集过程非常缓慢和费力。 相比之下,光学和红外波长的现代仪器,以及最近的毫米和亚毫米波长的仪器,能够同时从多个(在某些情况下是许多)独立像素并行收集数据。 在观测效率和科学能力方面的收益可能是巨大的。 多个像素提高了去除信号背景的能力,并大大提高了进行大面积勘测的速度。 21厘米波长的第一步是阿雷西沃天文台的7像素阿雷西沃L波段馈源阵列(ALFA),该阵列于2004年安装在305米望远镜上。对观测功率影响更大的未来方向是计划中的低温冷却40光束阿雷西沃相控阵馈源(PAF),也在L波段运行。 可行性研究表明,阿雷西博光学系统可以支持天空中的所有40个光束,一个将容纳19个元件阵列的演示杜瓦系统即将完成。 为了进一步发展建造未来大型阵列所需的技术,G。Cortes-Medellin和D.康奈尔大学的坎贝尔计划在低温杜瓦瓶上增加低噪声放大器,并将整个系统部署在阿雷西博望远镜上。 目标将是证明系统噪声温度低于35 K可以实现与多像素阵列,研究最佳波束形成算法阿雷西博的光学,并确定系统的整体时间稳定性。 该项目正在推进的新一代更高效的多元件L波段接收机将与杨百翰大学正在开发的相控阵馈电信号处理后端相结合。 总之,这些研究将使设计一个更大的,全面的相控阵饲料,将大大加快厘米波长调查的能力。 在整个项目中雇用的学生和年轻科学家将有助于增强下一代精通硬件的研究人员在重要无线电体制的信号检测和传播方面的专业知识。这项工作的资金由NSF天文科学部通过其先进技术和仪器计划提供。
项目成果
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专著数量(0)
科研奖励数量(0)
会议论文数量(0)
专利数量(0)
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