Wie interagieren die Phased-Array-Feeds von ASKAP in der Brennebene mit der gesamten Array-Phase?

ASKAP von Sky & Telescope schließt sich der Jagd nach mysteriösen Bursts an sagt:

Ein neues Teleskop, der Australian Square Kilometre Array Pathfinder (ASKAP), hat sich der Suche nach energiereichen und schwer fassbaren schnellen Funkstößen angeschlossen. Und in nur wenigen Tagen des Suchens hat es bereits Erfolg gehabt!

Später geht der Artikel detaillierter auf ASKAP ein:

Jetzt ist jedoch ein neuer Spieler auf der Bildfläche, der bereits große Erfolge vorzuweisen hat. ASKAP ist ein Weitfeld-Radioteleskop, das aus einer Anordnung von 12-Meter-Antennen besteht. Unter Verwendung der Phased-Array-Feed-Technologie ist ASKAP in der Lage, einen effektiven Bereich von 160 Quadratgrad sofort zu beobachten – ein enormes Feld im Vergleich zu den 0,6 Quadratgrad von Parkes! Diese Fähigkeit erhöht unsere Chancen, schnelle Funkstöße erkennen zu können, erheblich.

Der Artikel verlinkt auf The Detection of an Extremely Bright Fast Radio Burst in a Phased Array Feed Survey , das nicht Paywalled ist und einige Diskussionen über das Array enthält.

Das hört sich wirklich interessant an! Es ist ein Phased Array von Parabolspiegeln, aber in der Brennebene jedes Parabolspiegels befindet sich auch ein Phased Array von Empfängern.

Dies unterscheidet sich vom einfachen Hinzufügen einer Reihe von Speisehörnern und unabhängigen Empfängern, wie ich in meiner überraschend robust unbeantworteten Frage besprochen habe . Oder ist das der EINZIGE? wo Empfänger die Intensität als Pixel messen, ähnlich wie bei einer Kamera (daher das entgegen der astrophotographyIntuition dort platzierte Tag).

Hier ist jede Fokusebene mit einem echten Phased Array ausgestattet, bei dem, wenn ich das richtig verstehe, Phasenbeziehungen zwischen Elementen in der Fokusebene beibehalten und aufgezeichnet werden.

Laut Wikipedias Australian Square Kilometer Array Pathfinder und CSIROs Australian Square Kilometer Array Pathfinder – Fast Facts gibt es 36 separate 12-Meter-Schüsseln im gesamten Array, und die Brennebene jeder Schüssel ist mit einem 188-Element-Fokusebenen-Phased-Array ausgestattet . 188 × 36 = 6768 Kanäle, Polarisationen nicht mitgezählt, da ich nicht weiß, ob es sich in diesem Fall um separate Kanäle handelt.

Das würde einen ziemlich kräftigen Korrelater erfordern, wenn die Analyse flach durchgeführt würde, ohne Hierarchie in der Berechnung. Dies ist ein Wegweiser für die SKA, daher ist es wichtig, Grenzen zu überschreiten, aber ich würde gerne wissen, wie diese große Anzahl von Signalen gehandhabt wird. Gibt es eine Vorverarbeitung?


Frage: Wie interagieren die Phased-Array-Feeds auf jeder Schüssel des ASKAP mit der gesamten Array-Phase?

Ich bin mir nicht sicher, ob sich das "Focal-Plane-Array" genau in der Brennebene befindet oder nicht. Wenn dies der Fall wäre, würde eine bestimmte Quelle am Himmel Signale nur in einem oder einer kleinen Gruppe von Empfängern und nicht in der gesamten Fokalebenenanordnung erzeugen! Normalerweise verwendet man ein Phased Array anstelle eines Bildgebungssystems, also muss hier etwas Interessanteres vor sich gehen, vielleicht nur die Korrelationen des nächsten und des nächstnächsten Nachbarn innerhalb des Focal-Plane-Arrays, aber eine vollständige Korrelation zwischen den Gerichten?

Wie funktioniert das Ding wirklich?


unten x2: Freigestellt von CSIRO ScienceImage 2161 Nahaufnahme eines Radioastronomie-Teleskops mit mehreren weiteren im Hintergrund .

Ausschnitt aus "CSIRO ScienceImage 2161 Nahaufnahme eines Radioastronomie-Teleskops mit mehreren weiteren im Hintergrund"

Ausschnitt aus "CSIRO ScienceImage 2161 Nahaufnahme eines Radioastronomie-Teleskops mit mehreren weiteren im Hintergrund"

Antworten (1)

Die Phased-Array-Feeds (PAFs) auf ASKAP befinden sich tatsächlich in der Fokusebene. Die ASKAP PAFs haben 188 Empfänger, und aus dieser digitalen Strahlformung werden 36 unabhängige Strahlen am Himmel erzeugt. Weitere Informationen finden Sie beim CSIRO . Die Bildgebung erfolgt dann durch Scannen der Schüssel (oder durch Überrollen des Himmels). Das Scannen kann dann viel schneller erfolgen als mit einem einzelnen Empfänger.

Es ist wichtig, diese unabhängigen Strahlen nicht mit dem Zweck des Arrays selbst zu verwechseln. Der Hauptgrund für die Verwendung eines Arrays ist die Interferometrie. Wir verwenden zu diesem Zweck ein Array, um mehrere Basislinien (den Abstand zwischen den Antennen) zu haben. Durch mehrere Basislinien kann das Teleskop verschiedene Winkelauflösungen strukturieren. Es ist wahr, dass Sie das Array in einem „Fliegenauge“-Modus verwenden können, und dann liefert jede Schüssel 36 unabhängige Strahlen. In diesem Modus können auch größere Bereiche des Himmels schnell gescannt werden. Dies ist nützlich für die Suche nach transienten Ereignissen wie schnellen Funkstößen.

Die Phasenlage innerhalb des PAF muss also korreliert und die Strahlen digital geformt werden, und dann müssen die Signale von jeder Schüssel korreliert werden. In der Tat eine riesige Aufgabe! Die Rechenaufschlüsselung für ASKAP finden Sie hier . In WA wurde ein neuer Supercomputer (Pawsey) zur Verarbeitung von ASKAP-Daten gebaut.

Danke für deine hilfreiche Antwort! Ich versuche immer noch zu verstehen, wie das Phasing tatsächlich durchgeführt wird. Phaseneinstellung innerhalb eines Brennebenenarrays zur Strahlformung und für jede gegebene Strahlrichtung Phaseneinstellung zwischen Antennen innerhalb des gesamten Arrays. Ich folge den Links, die Sie bisher aufgelistet haben, und lese weiter.
Kein Problem! Ich war mir nicht sicher, auf welcher Ebene ich meine Antwort platzieren sollte. Wenn ich irgendetwas erwähnt habe, das ich erweitern soll, oder wenn Sie zusätzliche Referenzen wünschen, lassen Sie es mich einfach wissen.
Vielen Dank! Nachdem ich die Frage geschrieben hatte, las ich weiter und stellte fest, dass die frühe Arbeit bei einer relativ niedrigen Frequenz von etwa 900 MHz durchgeführt wurde, wo das 1. Minimum der Airy-Scheibe bei satten 2 ° liegt. Aus diesem Grund erregt eine einfallende ebene Welle selbst in der Brennebene immer noch genügend Einspeisungen, damit die Phasenlage der Brennebene nützlich ist. Synthetisch geformte Strahlen werden dann durch Phasenapodisierung gebildet.
Durch "... phasengesteuerte Array-Einspeisungen in der Brennebene interagieren mit der gesamten Array-Phase?" Ich meine zum Beispiel, werden Strahlen in einer bestimmten Antenne zuerst synthetisiert, dann liefert die Array-Interferometrie die Auflösung innerhalb jedes synthetisierten Strahls im Grunde genommen in zwei separaten Schritten, oder wird die Interferometrie in einem anspruchsvolleren Einschrittverfahren durchgeführt, bei dem mehrere Einspeisungen kombiniert werden aus alle Teleskope gleichzeitig? Letzteres wäre mathematisch interessanter, aber möglicherweise auch viel anspruchsvoller in Bezug auf die Faserbandbreite und Korrelatorberechnung.
Es gibt eine schöne und gründliche Diskussion in der neu veröffentlichten The Rapid ASKAP Continuum Survey I: Design and first results