ARIANNA 六边形无线电阵列系统的设计与性能
天体物理仪器与方法
2014-10-28 v1 仪器与探测器
摘要
我们报告了部署在南极 ARIANNA 站点试点六边形无线电阵列（Hexagonal Radio Array）的前三个台站的开发、安装和运行情况。ARIANNA 项目的主要目标是利用分布在罗斯冰架（Ross Ice Shelf）表面、间距为 1 km 的大型自主台站阵列，观测超高能（>100 PeV）宇宙成因中微子信号。阵列中的每个台站用于探测 100 MHz 至 1 GHz 的无线电发射，包含射频天线、放大器、1.92 G-sample/s、850 MHz 带宽的信号采集电路、模式匹配触发功能、嵌入式 CPU、32 GB 固态数据存储以及远程无线和卫星通信系统。电力由太阳能和 LiFePO4 储能电池提供，台站平均功耗为 7W。太阳能供电使得每个日历年度的运行时间占比 >=58%。台站的模式触发能力在保持良好稳定性和对中微子信号高探测效率的同时，将 4-sigma 阈值下的触发率降低至几毫赫兹。发现台站的时间分辨率为 0.049 ps (RMS)，而对经罗斯冰架海冰界面反射信号的事件重建角度精度范围为 0.14 至 0.17 度。我们设计了一种全新的全同步 4 通道信号采集芯片，其采样率 >2 G-sample/s，带宽 1.5 GHz，具有更深的存储深度和灵活的触发功能（频率 >600 MHz，灵敏度 <1 mV RMS），并将其集成到单板数据采集与控制系统中，该系统平均功耗仅为 1.7W。配合更新后的放大器，这些新系统预计将在 2014-2015 年南半球夏季部署，以完成六边形无线电阵列的建设。
引用
@article{arxiv.1410.7369,
title = {Design and Performance of the ARIANNA Hexagonal Radio Array Systems},
author = {S. W. Barwick and E. C. Berg and D. Z. Besson and E. Cheim and T. Duffin and J. C. Hanson and S. R. Klein and S. A. Kleinfelder and T. Prakash and M. Piasecki and K. Ratzlaff and C. Reed and M. Roumi and A. Samanta and T. Stezelberger and J. Tatar and J. Walker and R. Young and L. Zou},
journal= {arXiv preprint arXiv:1410.7369},
year = {2014}
}
备注
17 Page, 27 Figures, 1 Table