用于绿岸望远镜的高灵敏度低温相控阵馈源

在本文中，我们描述了一种新型 L 波段（1.4 GHz）低温相控阵馈源 (PAF) 系统的研制，称为 GBT2 阵列。并给出了使用 GBT2 阵列进行的初始测量结果。该 PAF 作为绿岸望远镜 (GBT) 的 Focal L-band Array for the GBT (FLAG) 项目的一部分而开发。在研制工作的第一阶段（Phase I），开发了一个原型低温 19 单元双极化阵列，采用“Kite”偶极子单元，并在 GBT 上进行了测试。Kite 阵列的轴视线波束在 1.55 GHz 处测得的系统温度与效率比 ($T_{sys}/\eta$) 为 45.5 K。离轴 $T_{sys}/\eta$ 在偏移等于半功率波束宽度（1.7 GHz 处为 7$^{'}$.2）时增加 13 K。我们的测量表明，Kite 阵列的离轴退化和视场 (FoV) 限制仅仅是由于固定的阵列尺寸。为增大视场，在 FLAG Phase II 期间开发了具有更大阵列间距的新型 19 单元 GBT2 阵列。阵列的频率响应在 1.2 至 1.6 GHz 范围内进行了优化。研制了具有更大低温恒温器的系统、新型低噪声放大器 (LNAs)、靠近前端的下变频与数字化、通过光纤的非格式化数字传输、基于 ROACH II 的带宽 150 MHz 的多相滤波器组 (PFBs)，以及记录来自其中一个 PFB 通道电压采样的数据采集系统。此处呈现的数据为离线处理。新系统测得的接收机温度在 1.4 GHz 处为 17 K，较先前的 Kite 阵列改善 > 8 K。使用 GBT2 阵列在望远镜上的测量正在进行中。作为 NRAO/GBO/BYU 与西弗吉尼亚大学之间 NSF 资助合作（Beamformer Project）的一部分，还在开发实时 150 MHz 波束成形器以支持科学观测。