低频干涉观测中时延与色散效应的最优估计

现代对低频敏感的射电干涉仪将使用宽带探测器。对于如此宽的带宽，色散大气效应会引起条纹时延的变化，这种变化在接收器的整个频带内都会发生。这些不希望出现的色散效应必须以最高精度进行估计和校准。我们研究了在低频宽带干涉观测中，对于不同的子带分布，电离层色散估计的可实现精度以及相关条纹的动态范围。我们的研究聚焦于子带带宽远小于总覆盖频谱带宽的情况（LOFAR的情况）。我们使用四种不同的子带分布计算了电离层时延的不确定性、时延模糊度以及条纹的动态范围：子带间等间距、随机间距、基于幂律分布的间距以及基于Golomb尺（其差集元素不重复的整数集）的间距。对于大量子带（> 20，取决于时延窗口），基于Golomb尺的间距能给出最精确的色散效应估计和最高的条纹动态范围。基于幂律分布的间距给出了类似的结果，尽管在子带数量较少时优于Golomb尺的结果。随机分布能产生较大的条纹动态范围，但对色散效应的估计较差。子带等间距会导致非常差的条纹动态范围，但能很好地估计电离层色散。综合所有结果，幂律分布在带宽采样均匀性、电离层效应估计精度、相关条纹动态范围以及群时延模糊度之间提供了最佳折衷。