21-cm全谱实验的RFSoC接收器校准系统：来自CosmoCube的案例
天体物理仪器与方法
2025-10-09 v1
摘要
CosmoCube项目计划在月球轨道上部署10-100 MHz观测频段的全21-cm光谱仪器。此类轨道的远侧部分，即位于月球背后轨道的一部分，为准确测量暗时代、宇宙黎明和重电化时期的21-cm信号提供了理想场所，因为地球离子层、人造射频干扰(RFI)以及复杂地形和土壤的影响都被规避。鉴于卫星平台的局限性，我们提出一种基于射频系统芯片(RFSoC)的接收器校准系统设计，包括向量网络分析器(VNA)子系统和源切换子系统。我们介绍VNA的测量原理，讨论量化误差的影响。对VNA的精度、稳定性和轨道噪声进行实验室测试。我们还展示了源切换子系统的设计，生成模拟数据集，表明在最佳拟合条件下，面向微波开关的返回损耗、插入损耗和隔离度对天空前景拟合残差影响最小，残差在 mK范围内。当考虑反射系数和物理温度的所有可能测量误差时，50-90 MHz频段的前景拟合残差仍保持在 mK左右。
引用
@article{arxiv.2510.06558,
title = {RFSoC receiver calibration system for 21-cm global spectrum experiments from space: The CosmoCube case},
author = {Jiacong Zhu and Eloy de Lera Acedo and Kaan Artuc and Xuelei Chen},
journal= {arXiv preprint arXiv:2510.06558},
year = {2025}
}
备注
14 pages, 20 figures