利用真实射电阵列完整采样 uv 平面：引入 RULES 算法及其在 21 厘米前景楔形去除中的应用

我们引入了射电阵列 uv 布局工程策略（RULES），这是一种设计射电阵列的算法，使其在指定的基线长度范围内沿 u 和 v 轴以至少观测波长（λ）一半的间隔实现 uv 平面的完整采样。利用 RULES，我们生成了覆盖范围 10λ ≤ |(u,v)| ≤ 100λ 的 uv 完整布局，使用少于 1000 个直径为 5λ 的天线，与当前和计划中的阵列相当。我们通过模拟 130–150 MHz 频段的前景类天空模型的可见度并将其通过基于图像的功率谱估计器处理，证明了此类阵列在减轻 21 厘米再电离观测中明亮天体物理前景污染方面的有效性，特别是在傅里叶空间中称为前景楔形的区域。我们发现，具有完整 uv 覆盖的阵列将楔形功率抑制了十六个数量级，而具有相同天线数量但呈紧凑六边形布局的阵列（用作稀疏 uv 覆盖的参考）则无法做到这一点。相比之下，我们表明，具有相同天线数量但呈随机配置的阵列仅将楔形抑制了三个数量级，尽管在相同范围内采样了更多不同的 uv 点。我们解决了实际挑战，发现结果对小天线位置误差和缺失基线敏感，但在任何情况下仍表现同等或显著优于随机阵列。我们提出了缓解这些挑战的方法，例如最小冗余要求或更紧密的 uv 打包密度。