Korelatory w zastosowaniach radioastronomicznych

• Autorzy: Lal-Jadziak J.

Warianty tytułu

EN

Correlators applied in radio astronomy

• Języki publikacji: PL

Abstrakty

PL

Celem artykułu jest przedstawienie specyficznych konfiguracji oraz własności korelatorów stosowanych w radioastronomii. Korelatory te muszą sprostać wymaganiom wykrywania słabych sygnałów występujących na tle zakłóceń kosmicznych, atmosferycznych oraz radiowych. W ich układach wejściowych stosuje się kwantowanie sygnałów na kilku poziomach, co jest źródłem degradacji funkcji korelacji. Z uwagi na właściwości statystyczne sygnałów taka degradacja jest akceptowalna a w razie potrzeby może być zmniejszona przez zwiększenie częstotliwości próbkowania.

EN

In the article, specific configurations and properties of correlators applied in radio astronomy are considered. These correlators must meet requirements of detection of weak signals (signal-to-noise ratio -60 to -30 dB) which appear on the floor of cosmic noise, atmospheric and radio interferences. Architectures of XF and FX correlators are presented in. Fig. 1 and Fig. 2, respectively. A basis of the XF correlator performance is formula (1) [4, 6, 10] whereas the FX correlator operates based on formulas (2) – (4) [4, 6, 10]. The first measurement method is called the cross-spectrum via correlation function, the other - the cross-spectrum via Fourier transforms [1]. The XF correlators tend to be simpler, but also less adaptable to more complex requirements. The FX correlators are more efficient for large number of antennas. Besides, they are more readily designed to be robust to RFI. In input circuits of correlators a several-level quantization is applied. It is source of cross-correlation function degradation. Quantization efficiency vs. number of quantization levels and sampling frequency is presented in Tab. 1 [6,10]. The table says that an increase in sampling frequency partly compensates losses due to rough signals quantization. From Tab. 2 and Fig. 4, it follows that a normalized systematic error due to rough quantization of normal signals may be acceptable. As an example, a correlator in Torun Centre for Astronomy (Poland) has XF architecture and contains 3-level quantizers while a modern correlator ALMA (Chile) presented in Fig. 3 has XF architecture as well and contains 3-bit quantizers.

Słowa kluczowe

PL

radioastronomia; korelator XF; korelator FX; kwantowanie sygnałów

EN

radio astronomy; XF correlator; FX correlator; quantization

• Wydawca: Wydawnictwo PAK
• Czasopismo: Pomiary Automatyka Kontrola
• Rocznik: 2014
• Tom: R. 60, nr 11
• Strony: 963--965
• Opis fizyczny: Bibliogr. 10 poz., rys., tab., wykr.

Twórcy

autor

Lal-Jadziak J.

• Uniwersytet Mikołaja Kopernika, Instytut Fizyki, ul. Grudziądzka 5, 87-100 Toruń

Bibliografia

• [1] Bendat J.S., Piersol A.G.: Random data. Analysis and Measurement Procedures, Wiley, New York 2010.
• [2] Bendat J.S., Piersol A.G.: Engineering applications of correlation and spectral analysis, Wiley, New York 1993.
• [3] Bowers F.K., Klinger R.J.: Quantization noise of correlation spectrometers, Astron Astrophys. Suppl., 15, pp. 373-380, 1974.
• [4] Bock D.: Correlators and back-ends, RAS, September 2011, http://ebookbrowsee.net/ras-correlators-pdf-d251100484.
• [5] Borkowski K. M., Kus A.J.: 32 m radioteleskop, Opis techniczny i podręcznik obserwatora, CA UMK, Piwnice 2008, http://www.astro.uni.torun.pl/~kb/HandbRT32/HandbookRT32.htm.
• [6] Brisken W.: Cross Correlators, Tenth Synthesis Imaging Summer School, UNM, June 2006, www.aoc.nrao.edu/events/synthesis/2006/ lectures/.../Brisken.ppt.
• [7] Kawecka E., Lal-Jadziak J.: Wpływ kwantowania na dokładność estymacji momentów sygnałów o rozkładach normalnych, Pomiary Automatyka Robotyka, Nr 7-8, s. 154-158, 2004.
• [8] Kus A.: VLBI – największy radioteleskop świata, Urania, Vol. LIV, Nr 9, s. 210-218, 1983.
• [9] Najwyżej położony na świecie superkomputer http://www.eso.org/public/poland/news/eso1253/.
• [10] Rupen M.P.: Cross correlators & new correlators, Eleventh Synthesis Imaging Workshop, Soccoro, June 2008, www.aoc.nrao.edu/events/synthesis/2008/.../RupenCorrelator08.ppt.