默奇森宽场阵列相控阵天线中的波束成形误差及其对再电离时代科学的影响
天体物理仪器与方法
2016-03-23 v1 宇宙学与河外天体物理
摘要
精确的天线波束模型对于旨在分离来自暗纪元和再电离时代的红移 21cm 谱线辐射、释放 21cm 宇宙学科学潜力的射电观测至关重要。以往工作侧重于利用卫星信号或天文源作为校准器来表征平均天线波束模型，但由于仪器不完善导致的天线间差异尚未被探索。我们通过实验室测量和模拟表征了 Murchison Widefield Array (MWA) 的这种差异，发现主瓣边缘和旁瓣附近的典型偏差量级为 ±10-20%。我们考虑了这些结果对基于图像和功率谱的科学的影响。特别地，我们模拟了由 100m 基线测量的可见度，发现在使用其他方面完美的前景模型时，未建模的波束成形误差严重限制了前景发射污染的傅里叶空间区域（“楔形区”）内的前景减除精度。该区域可能包含大部分宇宙学信号，而要进入该区域需要测量每天线波束方向图。然而，未建模的波束成形误差不会污染预期无前景污染的傅里叶空间区域（“EOR 窗口”），表明前景规避仍是一种可行策略。
引用
@article{arxiv.1602.05249,
title = {Beamforming Errors in Murchison Widefield Array Phased Array Antennas and their effects on Epoch of Reionization Science},
author = {A. R. Neben and J. N. Hewitt and R. F. Bradley and J. S. Dillon and G. Bernardi and J. D. Bowman and F. Briggs and R. J. Cappallo and B. E. Corey and A. A. Deshpande and R. Goeke and L. J. Greenhill and B. J. Hazelton and M. Johnston-Hollitt and D. L. Kaplan and C. J. Lonsdale and S. R. McWhirter and D. A. Mitchell and M. F. Morales and E. Morgan and D. Oberoi and S. M. Ord and T. Prabu and N. Udaya Shankar and K. S. Srivani and R. Subrahmanyan and S. J. Tingay and R. B. Wayth and R. L. Webster and A. Williams and C. L. Williams},
journal= {arXiv preprint arXiv:1602.05249},
year = {2016}
}
备注
Accepted to ApJ