中文

基于规则栅格的大型 N 射电干涉仪的 O(N log N) 标度校准方案

天体物理仪器与方法 2020-10-28 v2 宇宙学与河外天体物理

摘要

未来瞄准宇宙距离上 21\,cm 信号、具有 N1000N\gg 1000 天线的射电干涉仪世代,在采用传统架构构建相关器时可能面临显著的计算挑战,因其计算资源需求随阵列规模以 O(N2)\mathcal{O}(N^2) 标度增长。此类相关器的基本输出是阵列中所有天线对的互相关乘积。FFT 相关器架构通过空间傅里叶变换计算互相关乘积,将计算资源标度降至 O(NlogN)\mathcal{O}(N\log{N})。然而,FFT 相关器的输出只有在输入天线电压经过增益和相位校准时才有意义。传统上,干涉校准使用标准相关器产生的 O(N2)\mathcal{O}(N^2) 互相关。本文提出两种实时校准方案,可与 FFT 相关器并行工作,构成一个自包含的 O(NlogN)\mathcal{O}(N\log{N}) 相关器系统,可扩展至大型 N 冗余阵列。我们比较了这两种校准方案的性能与可扩展性,发现它们所得天线增益的方差随阵列规模增大按 1/logN1/\log{N} 减小。

关键词

引用

@article{arxiv.2005.03060,
  title  = {Calibration Schemes with $\mathcal{O}(N\log{N})$ Scaling for Large-N Radio Interferometers Built on a Regular Grid},
  author = {Deepthi B. Gorthi and Aaron R. Parsons and Joshua S. Dillon},
  journal= {arXiv preprint arXiv:2005.03060},
  year   = {2020}
}