الفلك

افتح مجموعة البيانات من مجموعة الهوائي

افتح مجموعة البيانات من مجموعة الهوائي

أنا أبحث عن مجموعة بيانات مصفوفة هوائيات راديوية فلكية خام ذات حجم متواضع نسبيًا (بترتيب بضعة ميغا بايت ، أو حتى أقل) ، لتقييم خوارزمية معالجة البيانات. من الناحية المثالية ، ينبغي أخذ عينات من مجموعة البيانات في وقت واحد من الإشارات المستقبلة من عدة هوائيات ذات مواقع معروفة ، تحتوي على عدد من المصادر التي تختلف في اتجاه الوصول و / أو التردد.

ربما ، بعض مكتبات Python ذات الخوارزميات القياسية لبناء "صورة فتحة تركيبية" ثنائية الأبعاد لمصادر الراديو قد تحتوي على بيانات نموذجية مجمعة ، وهو ما يرضي. لقد صادفت قاعدة بيانات LOFAR ، والتي تبدو ضخمة وتتطلب خط أنابيب معالجة معقدًا ، لذلك قد يكون سؤالي على غرار "كيفية الحصول على مشروب صغير من خرطوم إطفاء الحريق".


مفهوم تخزين بيانات الهوائي للأجهزة الفلكية الراديوية ذات الصفيف المرحلي

تستخدم أدوات علم الفلك الراديوي منخفض التردد مثل LOFAR و SKA-LOW صفائف من الهوائيات ثنائية القطب لجمع الإشارات الراديوية من السماء. نظرًا للعدد الكبير من الهوائيات المعنية ، فإن معدل البيانات الإجمالي الذي تنتجه جميع الهوائيات هائل. تخزين بيانات الهوائي غير ممكن اقتصاديًا وتقنيًا باستخدام أحدث تقنيات التخزين. لذلك ، يتم تطبيق المعالجة في الوقت الحقيقي لبيانات جهد الهوائي باستخدام تشكيل الحزمة والارتباط لتحقيق تخفيض في البيانات في جميع أنحاء سلسلة الإشارة. ومع ذلك ، يمكن إجراء معظم العلوم بشكل جيد بنفس القدر باستخدام أرشيف لبيانات جهد الهوائي الخام القادمة مباشرة من محولات A / D بدلاً من التقاط بيانات الهوائي ومعالجتها في الوقت الفعلي مرارًا وتكرارًا. تجعل الاتجاهات الخاصة بتكنولوجيا التخزين والحوسبة مثل هذا النهج ممكنًا على نطاق زمني يبلغ حوالي 10 سنوات. تتمثل فوائد نهج النظام هذا في زيادة الإنتاج العلمي وزيادة المرونة فيما يتعلق بالعمليات العلمية. نقدم في هذا البحث مفهومًا جديدًا جذريًا لنظام تلسكوب راديوي قائم على تخزين بيانات الهوائي الخام. يتم استخدام LOFAR كمثال لمثل هذه الأداة المستقبلية.

هذه معاينة لمحتوى الاشتراك ، والوصول عبر مؤسستك.


التطورات الحديثة في هوائي المصفوفة ومعالجة إشارات المصفوفة للرادار

إلى جانب حقيقة أن تصميم الهوائي المصفوف ومعالجة المصفوفات قد مرت خمسة عقود من البحث ، إلا أنهما لا يزالان موضوعًا نشطًا ومفتوحًا في مجال الرادار. في واقع الأمر ، جعلت التطورات التكنولوجية الحديثة تحقيق أنظمة المصفوفات (الأرضية / الجوية / الفضائية) والمعالجة في الوقت الفعلي ممكنة.

من خلال ركوب موجة الأجهزة الإلكترونية والتقدم في أنظمة الكمبيوتر ، نما الاهتمام العلمي بتحقيق أنظمة معقدة مثل هوائي المصفوفة ومعالجة الإشارات في الوقت الفعلي بشكل كبير في السنوات الأخيرة.

حتى الآن ، حقق تصميم هوائي المصفوفة وكذلك معالجة إشارات الصفيف إنجازات مثمرة في النظرية والخوارزمية والأجهزة. ومع ذلك ، لا تزال هناك حاجة إلى إجراءات معالجة إشارات أسرع وأكثر دقة وكذلك الحاجة إلى هوائي وأجهزة استشعار أكثر كفاءة ومصغرًا.

الغرض من هذا العدد الخاص هو نشر مساهمات ومراجعات عالية الجودة تبحث في الأنشطة البحثية الأكثر صلة بالأنظمة الفرعية لهوائيات المصفوفة ومعالجة إشارات الصفيف لتطبيقات الرادار ، فضلاً عن مواجهة التحديات والفرص المستقبلية.

تم تقديم عدد كبير من الأوراق ، وبعد عملية مراجعة شاملة للأقران ، تم اختيار إحدى عشرة ورقة لتضمينها في هذا العدد الخاص.

تغطي هذه الأوراق تطبيقات مهمة بما في ذلك تصميم مصفوفة الهوائي ومعالجة إشارات الصفيف لاتجاه الوصول (DoA) وتقدير اتجاه المغادرة (DoD) وتخفيف الفوضى من خلال المعالجة التكيفية للزمان والمكان (STAP) على سبيل المثال لا الحصر.

نعتقد أن الأوراق التي تم جمعها في هذا العدد الخاص تتناول جيدًا الموضوعات المعاصرة في البحث المتعلقة بتصميم هوائي المصفوفة ومعالجة إشارات المصفوفة لأنظمة الرادار وتقدم للقارئ بشكل جيد التطورات الحديثة في مثل هذا المجال البحثي.

الورقة التي كتبها T. Meng et al. يقدم خوارزمية لتقدير DoA للإشارات غير الدائرية التي تعتمد على استخدام الكواتيرنات. في هذه الورقة ، يوضح المؤلفون أن استخدام المربعات يسمح بتخفيض تكلفة الحساب ودقة تقدير كافية بما أن الكواتيرونات لها تعامد أقوى فيما يتعلق بالأرقام المركبة.

الورقة التي كتبها J. Wang et al. يقدم طريقة لتقدير DoA عن طريق طريقة توازن فضاء الحالة ثنائية الأبعاد (2D-SSB) ومجموعة مستطيلة الشكل (URA). ثبت أن النهج المقترح يعمل بشكل جيد في حالة البيئة غير الثابتة ، ويتم مقارنة أدائه بالطرق الأخرى (طرق قلم المصفوفة وقلم رصاص المصفوفة الأحادية).

الورقة التي كتبها J. Wang et al. يقترح خوارزمية لتقدير مشترك بين DoA و DoD لرادار MIMO ثنائي السكون معاير جزئيًا. من خلال استغلال الطبيعة متعددة الأبعاد للإشارة المستقبلة ، يتم تقدير شكوك طور الكسب لمصفوفات الإرسال والاستقبال في حل مغلق الشكل. تُستخدم أوجه عدم اليقين هذه في مرحلة الكسب لمعايرة المصفوفات ، ويمكن تقدير DoA و DoD للمصادر بدقة.

الورقة التي كتبها د. تشانغ وآخرون. يقترح طريقة لتقدير المصدر DoA و DoD عند استخدام رادارات MIMO ويستخدم أسلوب استشعار الضغط. على وجه الخصوص ، تم اقتراح طريقة إعادة بناء مصفوفة متفرقة "مشتركة" وتنفيذها من خلال خوارزمية 2D-SL0. في هذه الورقة ، يشير مصطلح "مشترك" إلى التقديرات.

الورقة التي كتبها J.-H. لين وآخرون. يأخذ بعين الاعتبار استخدام هوائي مرنان عازل مستقطب دائري (CP) مقترنًا بفتحة متقاطعة كسورية. من خلال ضبط أبعاد خاصية الفركتل المتقاطع ، ورنين الفتحة المتقاطعة الكسورية ، والرنان العازل ، تم تصميم صفيفتين مختلفتين CP-DRA ، على وجه التحديد صفيف هوائي مرنان عازل (DRA) واسع النطاق مستقطب دائريًا (CP) ومجموعة DRA ذات الفص الجانبي المنخفض. كما تم تحقيق وقياس صفائف CP DRA المصممة.

الورقة التي كتبها F.-G. يان وآخرون. يقترح خوارزمية منخفضة التعقيد لتقدير مصدر DoA. تهدف الخوارزمية المقترحة إلى توفير دقة تقدير مقارنة بخوارزمية MUSIC القياسية ولكن بدرجة تعقيد أقل بشكل كبير. يعتمد المفهوم الأساسي على حساب فعال ذو قيمة حقيقية لكل من تحلل القيمة الذاتية (EVD) والبحث الطيفي.

الورقة التي كتبها د. تشانغ وآخرون. يقترح طريقة لتقدير 2D DoA. الفكرة وراء النهج المقترح هي استغلال العلاقة بين ثلاث مصفوفات خطية متوازية (ULAs). يتم الحصول على تقدير غامض لـ DoA في كل صفيف أولاً باستخدام طريقة الانتشار (PM). يرجع الغموض إلى التباعد الكبير بين عناصر المصفوفة. ثم يتم حل الغموض عن طريق تثليث تقديرات DoA الثلاثة. بالمتابعة بهذه الطريقة ، ليست هناك حاجة لاستخدام المصفوفات الفرعية أو فضاء eigenspace لحل الغموض.

تقترح الورقة التي أعدها T. Pető و R. Seller خوارزمية لإلغاء الفوضى في أنظمة الرادار المنفعلة. تستغل الخوارزمية المقترحة بشكل مشترك المعلومات المكانية والزمانية لصفيف استقبال في نظام رادار سلبي. ومع ذلك ، يختلف النهج المقترح عن معالجة STAP نظرًا لإلغاء الفوضى قبل تطبيق أي معالجة مساحة الحزمة ، وهذا يسمح باكتشاف الأهداف حتى في اتجاه الإشارة المباشرة ، القادمة من منير الفرصة (IO). يُطلق على النهج المقترح اسم الإلغاء التكيفي للزمان والمكان (STAC).

الورقة التي كتبها C. Chen et al. أبلغت عن خوارزمية معالجة STAP معدلة لرادارات MIMO ذات الموقع المشترك. توفر الطريقة المقترحة أداء كشف جيدًا حتى في مستوى SNR المنخفض (نسبة الإشارة إلى الضوضاء). تستخدم الخوارزمية تحسين أداء أسوأ حالة (WCPO) لتجنب تأثير الإبطال الذاتي المستهدف. علاوة على ذلك ، في النهج المقترح ، تُستخدم وظيفة موضوعية معدلة (فيما يتعلق بنهج D 3) لتعزيز إشارة الخرج إلى التداخل بالإضافة إلى نسبة الضوضاء (SINR) حتى في ظروف SNR المنخفضة. يتم إجراء تحليل الطريقة المقترحة باستخدام مجموعة بيانات محاكاة.

الورقة التي كتبها د. ياو وآخرون. يقدم خوارزمية للكشف الفعال عن هدف مضمن في التداخلات الراديوية القوية والتداخلات في رادار الموجات السطحية عالية التردد (HFSWR). في النهج المقترح ، يتم تقدير التداخلات الراديوية والفوضى في الحزمة الرئيسية وقمعها من خلال مجموعة البيانات التي تم جمعها من الحزم المساعدة. يتم أيضًا تحليل المتانة مقابل أخطاء طور سعة الصفيف بالتفصيل.

الورقة التي كتبها Y. Lai et al. يقترح استخدام صفيف هوائي مزدوج أحادي القطب متقاطع (MCL) لتحسين أداء فوضى البحر تقدير DoA لنظام HFR لقياس تيار البحر. أظهر تحليل أخطاء التوجيه فيما يتعلق بعدد عناصر الصفيف أن هوائي MLC مع 2 أو 3 عناصر يوفر تحسنًا كبيرًا في تقدير صدى فوضى البحر DoA. علاوة على ذلك ، يُظهر فحص التباعد بين العناصر مقابل الأداء أنه يُسمح بمسافة أكبر من الحدود النظرية لنصف طول الموجة. تم التحقق من صحة تحسين الأداء من خلال التجارب الميدانية.

إليسا جوستي
Piotr Samczynski
ماريا بيلار جارابو أموريس
أميريجو كابريا

حقوق النشر

حقوق النشر & # x00A9 2018 Elisa Giusti et al. هذا مقال مفتوح الوصول يتم توزيعه بموجب ترخيص Creative Commons Attribution License ، والذي يسمح بالاستخدام غير المقيد والتوزيع والاستنساخ في أي وسيط ، بشرط الاستشهاد بالعمل الأصلي بشكل صحيح.


كود مجموعة البيانات و Matlab للورق & quot المعايرة الهولوغرافية لتلسكوبات المصفوفة المرحلية & quot ، والتي قدمناها إلى المجلة & quotRadio Science & quot

تم التقاط البيانات ظهر يوم 2019-11-23 باستخدام مصفوفة التطوير الهندسي (EDA-2) لمعهد كيرتن لعلم الفلك الراديوي. يحتوي الملف .hdf5 على لقطة من كافة الفولتية الهوائي للصفيف.

يعالج كود Matlab المرتبط هذه البيانات لإثبات تقنية المعايرة الثلاثية الأبعاد التي يتم تقديمها في الورقة.

ملف .hdf5 مع بيانات الجهد التي تم التقاطها من EDA2 (ملف واحد)
ملفات .txt مع بيانات أداة إضافية لـ EDA2 (4 ملفات)
.m مع كود ماتلاب لمعالجة البيانات (13 ملفا).
ملفات .mat مع ملفات بيانات Matlab المعالجة مسبقًا (3 ملفات)

المنظمات ذات الصلة

الناس ذات الصلة

  • مجمعة حسبديفيد ديفيدسون
  • مجمعة حسبمارسين سوكولوفسكي
  • مجمعة حسبراندال وايث
  • مرتبطة بـ ، مجمعة حسبأولريش كيفنر

العلامات التي يساهم بها المستخدم

قم بتسجيل الدخول لتمييز هذا السجل بكلمات رئيسية ذات مغزى لتسهيل اكتشافه

انسخ الاقتباس المنسق والصقه أو استخدم أحد الروابط للاستيراد إلى مدير المراجع.

Kiefner، Ulrich (2020): كود مجموعة البيانات و Matlab للورقة & quotHolographic Calibration of Phased Array Telescopes & quot ، والتي قدمناها إلى المجلة & quotRadio Science & quot. جامعة كيرتن. http://dx.doi.org/10.25917/5f35032844ed8

البحث المتقدم

نطاق تاريخ البدء

نطاق تاريخ الانتهاء

مبلغ التمويل

  • [[item.prefLabel | toTitleCase]] ([[item.collectionNum]]) [[item.prefLabel | toTitleCase]] ([[item.collectionNum]])
    • [[item2.prefLabel | toTitleCase]] ([[item2.collectionNum]]) [[item2.prefLabel | toTitleCase]] ([[item2.collectionNum]])
      • [[item3.prefLabel | toTitleCase]] ([[item3.collectionNum]]) [[item3.prefLabel | toTitleCase]] ([[item3.collectionNum]])

      [[الاسم | filter_name]]

      شروط البحث

      يسمح لك البحث المتقدم المنبثق ببناء / تحسين الاستعلامات المعقدة كلها في نافذة منبثقة كلفه واحدة. من داخل البحث المتقدم ، يمكنك إنشاء عمليات بحث منطقية وتطبيق فئة تصفية واحدة أو أكثر على بحثك.

      لاحظ أنه لا يوجد ترتيب محدد لعلامات التبويب في البحث المتقدم ويمكنك تطبيق عوامل التصفية بأي ترتيب تختاره. حيث توجد خيارات متعددة لفئة عامل التصفية ، على سبيل المثال (الموضوعات) تستند الخيارات وأعداد السجلات المعروضة على استعلامك. في كل مرة تقوم فيها بتبديل علامات التبويب ، يتم تحديث خيارات التصفية وأعداد السجلات المتاحة لتعكس أي تغييرات في علامة التبويب السابقة.

      مراجعة البحث المتقدم الخاص بك

      أثناء إنشاء / تحسين البحث في قائمة البحث المتقدم المنبثقة ، يمكنك مراجعة البحث بالكامل وعدد النتائج التي سيتم عرضها عن طريق تحديد علامة التبويب "مراجعة". تتيح لك علامة التبويب أيضًا تعديل البحث عن طريق إزالة عوامل التصفية.

      منشئ استعلام مصطلحات البحث

      يوفر منشئ الاستعلام طريقة للبحث عن السجلات باستخدام مجموعات مصطلحات بحث متعددة وعوامل تشغيل منطقية.

      صفوف الاستعلام

      تتكون الاستعلامات المتقدمة التي تم إنشاؤها باستخدام منشئ الاستعلام من صفوف. يتكون كل صف من حقل ومشغل شرط وقيمة. تخبر القيمة عملية البحث بما يجب البحث عنه ، ويخبر الحقل البحث بمكان البحث ، ويخبر عامل الحالة البحث عما إذا كان يجب "احتواء" السجل أو "استبعاد" القيمة.

      • يتم التعامل مع مصطلحات البحث المتعددة التي تم إدخالها في قيمة شرط واحدة بواسطة البحث على أنها مفصولة بواسطة عامل التشغيل المنطقي AND.
      • يتم التعامل مع مصطلحات البحث على أنها غير حساسة لحالة الأحرف ، على سبيل المثال. "المطر" هو نفسه "المطر".
      • يمكن أيضًا إدخال العبارات الدقيقة في "قيم الشرط" باستخدام علامات الاقتباس "" على سبيل المثال "صفائح جليدية"
      • ال ؟ يمكن استخدام الرمز لإجراء بحث عن حرف بدل واحد. على سبيل المثال العضوية؟
      • يمكن استخدام الرمز * لإجراء بحث عن أحرف بدل متعددة الأحرف. على سبيل المثال يمتد*

      ملاحظة: يمكن تطبيق أحرف البدل على مصطلحات البحث الفردية ، ولكن ليس على عبارات البحث.

      العوامل المنطقية

      يدعم منشئ الاستعلام استخدام عوامل التشغيل المنطقية "AND" و "OR" بين صفوف الاستعلام. يتم تطبيق عوامل التشغيل على مستوى البحث ، مما يعني أن جميع صفوف الاستعلام مفصولة بنفس القيمة المنطقية. سيؤدي تغيير القيمة المنطقية بين صفين من صفوف الاستعلام إلى تغيير القيمة بين جميع صفوف الاستعلام.

      مثال - بناء استعلام متقدم

      هنا سوف ننتقل إلى إنشاء استعلام متقدم حيث نرغب في العثور على جميع السجلات التي تحتوي على كلمة "Rain" في العنوان و "الفيضانات" و "الطقس" في الوصف.

      1. تأكد من أنك تبدأ ببحث جديد عن طريق مسح أي عمليات بحث سابقة.
      2. افتح القائمة المنبثقة للبحث المتقدم وتأكد من أنك في علامة التبويب "مصطلحات البحث". يجب عرض صفين من صفوف الاستعلام بشكل افتراضي.
      3. من القائمة المنسدلة "الحقل" في صف الاستعلام الأول ، حدد "العنوان".
      4. في حقل القيمة الفارغة في صف الاستعلام الأول ، أدخل مصطلح البحث "مطر".
      5. من القائمة المنسدلة "الحقل" في صف الاستعلام الثاني ، حدد "الوصف".
      6. في حقل القيمة الفارغة في صف الاستعلام الثاني ، أدخل مصطلح البحث "فيضان".
      7. انقر فوق الزر "إضافة صف" لإضافة صف طلب بحث ثالث.
      8. من القائمة المنسدلة "الحقل" في صف الاستعلام الثالث ، حدد "الوصف".
      9. في حقل القيمة الفارغة في صف الاستعلام الثالث ، أدخل مصطلح البحث "الطقس".
      10. انقر فوق الزر "بحث" لتنفيذ البحث.

      عامل تصفية الموضوع

      تتيح لك علامة التبويب "الموضوع" تحسين البحث عن طريق تحديد الموضوعات التي تم استخدامها لوصف سجلات البيانات. المفردات الافتراضية للموضوع في Research Data Australia ، والتي يتم استخدامها باستمرار من قبل موفري البيانات ، هي مجال أبحاث ANZSRC. تتوفر أيضًا المفردات المدعومة الأخرى للموضوعات ويمكن تحديدها باستخدام القائمة المنسدلة المعروضة أعلى علامة التبويب (لاحظ أن تحميل هذه المفردات قد يستغرق بعض الوقت).

      يتم عرض مفردات الموضوع كأشجار هرمية قابلة للتصفح. يمكن النقر فوق العناصر الحرفية المعروضة كروابط خضراء لعرض أو إخفاء الموضوعات الفرعية.

      يمكن إضافة الموضوعات أو إزالتها من بحثك باستخدام مربع الاختيار المعروض مع كل موضوع حرفيًا. يمكن اختيار مواضيع متعددة ضمن مفردات موضوع واحد وأيضًا عبر المفردات.

      سيتم عرض عدد السجلات التي تحتوي على موضوع في نهاية كل موضوع حرفيًا ، على سبيل المثال "اقتصاديات (30)". لاحظ أنه نظرًا لأن العلاقات بين السجلات والموضوعات كثيرة ومتعددة ، فإن الأعداد المعروضة مع الموضوعات لن تتطابق بالضرورة مع عدد السجلات التي تم إرجاعها بواسطة البحث. على سبيل المثال ، قد ترى 3 مواضيع تعرض جميعها علامة (1) بجانبها. يمكن أن يتم حل هذا في سجل واحد يحتوي على جميع الموضوعات الثلاثة. في حالة عدم وجود سجلات ذات قيمة موضوع ، سيتم عرض (0) مع الحرف.

      مرشح مزود البيانات

      تتيح لك علامة التبويب Data Provider قصر بحثك على السجلات المنشورة على Research Data Australia بواسطة موفري محددين. سيتم عرض عدد السجلات المتاحة من مقدمي الخدمات في نهاية كل مزود حرفيًا ، على سبيل المثال "Bond University (25)".

      يمكن إضافة موفري البيانات أو إزالتهم من بحثك باستخدام مربع الاختيار المعروض مع كل مزود بيانات حرفيًا.

      عامل تصفية الوصول

      تتيح لك علامة التبويب "الوصول" قصر البحث على السجلات ذات أنواع الوصول المحددة. تقع سجلات البيانات في Research Data Australia ضمن أحد أنواع الوصول الأربعة:

      فتح البيانات التي يمكن الوصول إليها بسهولة وإعادة استخدامها. البيانات الشرطية التي يمكن الوصول إليها وقابلة لإعادة الاستخدام ، بشرط استيفاء شروط معينة (على سبيل المثال ، التسجيل المجاني مطلوب) الوصول المقيد إلى البيانات محدود بطريقة ما (على سبيل المثال ، متاح فقط لمجموعة معينة من المستخدمين أو في موقع مادي معين) أخرى & ltno value & gt أو & ltuser قيمة مخصصة محددة و GT

      سيتم عرض عدد السجلات المتاحة في كل نوع وصول في نهاية الوصول الحرفي ، على سبيل المثال "فتح (23)".

      يمكن إضافة أنواع الوصول أو إزالتها من بحثك باستخدام مربع الاختيار المعروض مع كل وصول حرفي.


      مناقشة

      باستخدام صفائف الهوائي المضغوط الطور المكون من 2 أو 5 عناصر فقط ، أظهرنا تحكمًا اتجاهيًا في أنماط إشعاع SPP. تم تحقيق التحكم في الاتجاه بشكل تجريبي من خلال التحكم في مرحلة الإضاءة واستقطاب كل عنصر من عناصر صفيف الهوائي المرحلي. تم عرض التحكم في أنماط إشعاع SPP باستخدام استراتيجيتين. أظهرت الطريقة الأولى ، باستخدام أنماط طور الإضاءة المختارة بعقلانية ، العلاقة بين ظروف طور الإضاءة لمصفوفات الثقوب وأنماط الإشعاع الزاوي الناتجة عن SPP. يمكن وصف مخططات إشعاع SPP بشكل جيد باستخدام نموذج ثنائي القطب بسيط ، والذي تم اعتماده من نظرية معروفة في صفائف الهوائي على مراحل. في الطريقة الثانية ، يمكن تعديل مخططات الإشعاع ديناميكيًا باستخدام طريقة تحسين يتم التحكم فيها عن طريق التغذية المرتدة باستخدام الإشارة المكتشفة بواسطة طرف المجال القريب. أظهر هذا النهج المرونة في الحصول على التحكم الاتجاهي لأنماط إشعاع SPP.

      تُظهر نتائجنا الإمكانات الكبيرة لتصميم البلازمونات السطحية على مقياس النانو من خلال معالجة الثقوب الفردية. يمكن تطبيق التحكم الدقيق الذي تم الحصول عليه في إزالة تعدد الإرسال أو "التحكم في حركة المرور" في الدوائر plasmonic. على الرغم من أن التنفيذ الحالي يتطلب بصريات مجمعة للإضاءة التي يتم التحكم فيها في الطور للفتحات ، إلا أن الأساليب المستقبلية يمكن أن تستخدم البلورات السائلة أو مواد تغيير الطور في الثقوب أو أسفلها. بالإضافة إلى ذلك ، من خلال استخدام ثقب يحتوي على أوضاع نقل متعددة وخارج مكونات الاستقطاب المستوي ، يصبح من الممكن قيادة العزم ثنائي القطب خارج الطائرة للفتحة مما يتيح انبعاثًا اتجاهيًا لـ SPPs من الثقوب المفردة 35،36.


      المناقشة والاستنتاجات

      تأثير عرض النطاق الترددي للضوضاء على المصفوفة و يتم التحقيق. يتضح أنه كلما زاد عرض النطاق الترددي ، يصل إلى 45.5٪ من LNA للمصفوفة المكونة من 71 عنصرًا المستخدمة في هذا العمل. في حين أن الزيادة في قد يكون غير مهم لبعض التطبيقات التي تعمل عبر عرض نطاق ضوضاء متواضع ، لأنظمة النطاق العريض للغاية ، مثل راديو WiGig ( جيجاهرتز) ، أجهزة راديو WARP من DARPA () ، ورادارات AESA العسكرية فائقة الحساسية ، فإن الارتباط الكامل لموجات ضوضاء LNA ممكن جدًا ، لا سيما إذا تم استخدام خطوط TX القصيرة بترتيب 1 سم لتوصيل صفيفات الهوائي بالمستقبلات ، مما يؤدي إلى زيادة أعلى بكثير مما يمكن حسابه باستخدام الطرق السابقة.


      فحص علم الفلك الراديوي الأول للمصفوفة الفرعية لهوائي النطاق العريض منخفض التردد

      نقدم مجموعة الهوائيات النشطة المكونة من 25 عنصرًا وجهاز التحكم عن بُعد الخاص بها في إطار مشروع GURT ، التلسكوب الراديوي الأوكراني لعصر جديد. لتنفيذ تشكيل الحزمة ، يتم تقسيم الصفيف على مراحل بمساعدة خطوط تأخير الكابلات المنفصلة بطريقة تمثيلية. يتم التحكم عن بعد في المصفوفة من خلال جهاز التشفير ووحدة فك التشفير المقترنين اللذين يمكنهما نقل البيانات المتوازية حول رموز الهوائي بشكل متسلسل. يوفر المتحكم الدقيق التفاعل عبر الإنترنت بين الكمبيوتر الشخصي ومحولات الشعاع بمساعدة نظام فك التشفير من خلال الأسلاك أو اللاسلكية. تم قياس مخطط الهوائي بواسطة طرق علم الفلك الراديوي.

      1 المقدمة

      بدأ اكتشاف إشارات الراديو الكونية بواسطة Karl Jansky بترددات منخفضة (بدقة أكثر 20.5 ميجاهرتز) [1]. على الرغم من أن تقنية التردد المنخفض كانت أسهل في التنفيذ ، فقد انتقل علم الفلك الراديوي إلى ترددات أعلى مع تطور التكنولوجيا. ويفسر ذلك العيوب الحاسمة للأطوال الموجية الأطول في الاستبانة المكانية للهوائيات المتناسبة مع طول الموجة وبسبب تأثيرات الغلاف الأيوني التي تحد من جودة المراقبة الراديوية وكذلك القطع الأيوني تحت 10 MHz. ومع ذلك ، فإن البث الراديوي الكوني منخفض التردد يحتوي على معلومات حصرية عن الكون. على وجه الخصوص ، هناك مجموعة واسعة من المشاكل الفيزيائية الفلكية التي يمكن الوصول إليها للدراسات فقط عند الترددات الراديوية المنخفضة (

      10-100 ميجاهرتز) [2]: حقبة إعادة التأين (للبحث عن الانبعاثات من النجوم والمجرات الأولى) والظواهر العابرة وغيرها. لهذا الغرض ، يستمر تطوير علم الفلك منخفض التردد بشكل مثمر في أيامنا هذه. يتمثل أحد جوانب هذا التقدم في بناء صفيف هوائي منخفض التردد بحساسية ممتازة واستبانة مكانية عالية. يصبح هذا الاتجاه حقيقة واقعة في التلسكوبات الراديوية الجديدة مثل LOFAR (هولندا) [3] و E-LOFAR (محطات LOFAR في أوروبا) و LWA (الولايات المتحدة الأمريكية) [4] و MWA (أستراليا) [5]. تم تنفيذ مشروع مماثل في فرنسا (LSS-LOFAR Super Station) [6] وكذلك في أوكرانيا (التلسكوب الراديوي الأوكراني العملاق (GURT)) [7]. إن تنفيذ أنظمة فعالة جديدة لتوجيه صفائف الهوائي هو النقطة الأساسية في مثل هذه البرامج العلمية.

      2. مشروع GURT

      سيعمل التلسكوب الراديوي GURT كمصفوفة كبيرة تتكون من العديد من المصفوفات الفرعية المتطابقة. البناء قيد التقدم. الآن ، قمنا ببناء 9 مصفوفات فرعية (أحدها ممثل في الشكل 1) ، ومن منظور المنظور سيزداد عدد المصفوفات الفرعية ليصل إلى حوالي 100 ، تغطي مساحة 2 كيلومتر مربع. كل من المصفوفات الفرعية عبارة عن صفيف هوائي منتظم مربع يستخدم تقنيات ثنائية القطب النشطة. ويشمل

      نشط النطاق العريض (مع المضخم) ثنائيات الأقطاب. يتم تثبيت جميع عناصر هوائي الباب الدوار على ارتفاع 1.6 متر فوق سطح الأرض.


      توفر الهوائيات النشطة بعض المزايا المفيدة جدًا مقارنةً بالهوائيات السلبية. على وجه الخصوص ، أقل من حوالي 30-40 ميجاهرتز ، حيث تتجاوز الضوضاء الخارجية (المجرة) الضوضاء الداخلية إلى حد كبير ، لا يؤثر تقصير طول الرادياتير للهوائي المضبوط على نسبة الإشارة إلى الضوضاء عند خرج الهوائي ، ولكن يقصر الرادياتير سيغير بشكل كبير معاوقة الإدخال ، وبالتالي يحول المضخم المعاوقة ثنائية القطب مرة أخرى إلى الكابل. وبالتالي ، يمكن تقليل طول هوائي الموجة القصيرة بشكل ملحوظ. يسمح لنا ثنائي القطب والمضخم الأولي بالحصول على أقصى نسبة ممكنة بين درجة حرارة الهوائي بسبب ضوضاء المجرة

      ودرجة حرارة ضوضاء المضخم

      ديسيبل على مدى 10 إلى 70 ميغا هرتز بالكامل [8]. لتنفيذ تشكيل الحزمة ، يتم تقسيم المصفوفة الفرعية على مراحل بمساعدة خطوط تأخير الكابلات المنفصلة (المحول الشعاعي التناظري). بعد ذلك ، سيتم رقمنة الإشارات التي تتلقاها هذه المصفوفات الفرعية ونقلها إلى الكمبيوتر المركزي من أجل مراحل لاحقة ومعالجة البيانات. تم تحسين ثنائيات الأقطاب المزدوجة للتلسكوب الراديوي GURT للتشغيل عند 10-70 ميجاهرتز للحصول على استجابة تردد ثابتة (بدون رنين). في هذه الورقة ، سننظر فقط في السمات البناءة لمصفوفة فرعية واحدة منفصلة (للصفيف القصير) وجهاز التحكم عن بُعد الخاص بها.

      المعلمات الرئيسية لصفيف الهوائي النشط هي التالية: (1) خطوة صفيف تساوي 3.75 م (2) قطاع المسح الكهربائي

      من ذروة في كل من الإحداثيات (3) حجم الصفيف

      م (4) مساحة فعالة 275 م 2 (ت) عرض الحزمة

      في نطاق التردد المتوسط ​​، عند 40 ميجاهرتز (6) النطاق الديناميكي لمضخم الهوائي و GT 90 ديسيبل بالنسبة إلى 1 ميكرومترلكل استقطاب ، يكون لعنصر هوائي الباب الدوار نظام توجيه الحزمة المستقل الخاص به ، والنظام متطابق لكلا الاستقطابين.

      3. شعاع نظام التوجيه

      يبين الشكل 2 مخطط الكتلة الوظيفية لصفيف الهوائي النشط الذي يصف توجيه الحزمة. يوفر النظام تغييرات تلقائية عن بُعد في اتجاه موضع فص الحزمة الرئيسية في مستويين بواسطة برنامج معين. يتكون جهاز توجيه الحزمة الخاص بالمصفوفة من 6 محولات متطابقة من 5 بتات. أولاً ، إشارات 5 ثنائيات أقطاب نشطة على التوالي يتم تجميعها على مراحل وتجميعها

      تنسيق ، ثم يتم استخدام أداة تكوين الحزمة السادسة لتقسيم المصفوفة إلى مراحل

      تنسيق. خطوط التأخير الزمني المنفصلة لمحولات الحزم عبارة عن مقاطع كبل متحدة المحور. الأجهزة التي تقوم بتبديل الخطوط هي مرحلات عالية التردد. يتم عزل دوائر التردد اللاسلكي ومعدات التحكم الرقمي بواسطة optocouplers. يوفر كل محول شعاع 17 موضع شعاع (انظر الجدول 1).


      تم قياس المعلمات الأساسية لمشكل الحزمة وأظهرت جودتها الجيدة على النحو التالي: (1) مدى التردد 10-70 ميجاهرتز (2) نسبة الموجة الدائمة للجهد (VSWR)

      1.4 (iii) الحد الأقصى للخسارة على التردد العلوي 3 dB (iv) عزل بين أي مدخلين

      30 ديسيبل (ت) الحد الأقصى لخطأ الطور بالنسبة للقيمة المحسوبة 5٪. لإدارة توجيه الحزمة ، من الضروري توفير إشارات تحكم 5 بت من نظام تحكم عن بعد إلى مشكلي حزم الهوائي من خلال أسلاك أو لاسلكية.

      4. جهاز التحكم عن بعد

      يعتمد نظام التحكم عن بعد (الشكل 3) في المصفوفة على المشفر المقترن ومفكك التشفير لإرسال 20 بتة من رموز الهوائي (5 بتات من NU و 5 بتات من NV في استقطابين). كزوج من وحدات التشفير وفك التشفير ، استخدمنا الرقائق HT12E و HT12D المصنوعة بواسطة "Holtek Semiconductors". تأخذ شريحة التشفير البيانات المتوازية وتحولها إلى بيانات تسلسلية. وحدة فك التشفير تفعل العكس. الجهازان مفيدان للغاية في تنفيذ بروتوكول الاتصال. يرسل جهاز التشفير حزمة ، ويتلقاها جهاز فك التشفير. كل حزمة لها عنوانها (8 بتات) والبيانات (4 بتات). ولكن يتم قبول الحزمة من قبل مفكك الشفرة ، إذا كان عنوان المشفر فقط يساوي وحدة فك التشفير. خلاف ذلك ، يحفظ مفكك الشفرة حالة سابقة تم الحصول عليها من حزمة حقيقية. يمكن لشريحة جهاز التشفير إرسال 4 بتات فقط من البيانات. لنقل 20 بتًا من بيانات كود الهوائي ، نقسمها إلى خمس حزم مستقلة بعناوين مختلفة بالتسلسل. يتم تنفيذ جهاز التحكم عن بعد من الكمبيوتر الشخصي من خلال متحكم دقيق ، حيث يتم تكوين منفذ USB كمنفذ COM افتراضي. من أجل الموثوقية ، عندما يرسل الكمبيوتر بيانات 20 بت إلى متحكم دقيق ، فإننا نستخدم بروتوكولًا خاصًا. يحتوي على محددين ، في بداية ونهاية كل طرد ، لحماية البيانات المرسلة من الأخطاء العشوائية المحتملة أثناء تبادل البيانات. المحددان مختلفان وثابتان. البروتوكول الخاص يفترض 7 أحرف. مباشرة خلف محدد البداية ، نقوم بتمرير خمسة أحرف (بيانات حول رموز الهوائي) بالتدوين السداسي العشري. الحرف السابع الأخير هو محدد آخر. يعمل الميكروكونترولر كجهاز واجهة بين المشفر والكمبيوتر. يحسب الأخير رموز الهوائي NU و NV لتتبع جسم كوني وفقًا لإحداثيات السماء الخاصة به:

      أين هي زاوية الساعة ، والانحراف ، وتشير إلى أقصى زاوية ممكنة لميل حزمة الهوائي من ذروة (انظر الصف العلوي من الجدول 1). يميز معامل التطبيع مجال رؤية صفيف الهوائي هذا. باستخدام وحدة فك التشفير المزدوجة الثانية ، تقوم مصفوفة الهوائي بإبلاغ المتحكم الدقيق والمستخدم عبر جهاز الكمبيوتر الشخصي الخاص به عن الرموز التي حصلت عليها المصفوفة. تدافع التغذية المرتدة عن الهوائي المطبق ضد أي تبديل خاطئ في عملية تتبع الأجسام الكونية (الشكل 3).


      تلسكوب جرينلاند يفتح حقبة جديدة من علم الفلك في القطب الشمالي

      لدراسة الأجسام الأكثر تطرفًا في الكون ، يتعين على علماء الفلك أحيانًا الذهاب إلى بعض الأماكن المتطرفة بأنفسهم. على مدى الأشهر العديدة الماضية ، تحدى فريق من العلماء درجات الحرارة المتجمدة لإعداد ومراقبة تلسكوب لاسلكي جديد في جرينلاند.

      من خلال الاستفادة من الظروف الجوية الممتازة ، تم تصميم تلسكوب جرينلاند لاكتشاف موجات الراديو من النجوم ومناطق تشكل النجوم والمجرات والمناطق المجاورة للثقوب السوداء. يتمثل أحد أهدافها الأساسية في التقاط الصورة الأولى لثقب أسود فائق الكتلة من خلال الانضمام إلى Event Horizon Telescope (EHT) ، وهي مجموعة عالمية من أطباق الراديو المرتبطة ببعضها البعض.

      حقق تلسكوب جرينلاند مؤخرًا ثلاثة معالم مهمة ، بدءًا من "الضوء الأول" في ديسمبر الماضي. بعد ذلك ، تمت مزامنة التلسكوب بنجاح مع البيانات من تلسكوب راديوي آخر ، ثم تم استخدامه في جولة مراقبة لـ EHT في أبريل 2018. بهذه الإنجازات ، العلماء من Academia Sinica Institute of Astronomy & amp Astrophysics (ASIAA) في تايوان و أظهر مركز هارفارد سميثسونيان للفيزياء الفلكية (CfA) في كامبريدج ، ماساتشوستس ، أن تلسكوب جرينلاند قادر على استكشاف بعض أعمق ألغاز الكون.

      قال تيموثي نورتون من CfA وكبير مديري مشروع التلسكوب: "يمكننا أن نعلن رسميًا أننا منفتحون على الأعمال لاستكشاف الكون من جرينلاند". "إنه يوم مثير لكل من عمل بجد لتحقيق ذلك."

      تلسكوب جرينلاند هو هوائي راديو بطول 12 مترًا تم بناؤه في الأصل كنموذج أولي لمصفوفة أتاكاما الكبيرة المليمترية / الفرعية (ALMA) في أمريكا الشمالية. بمجرد تشغيل ALMA في تشيلي ، تم إعادة توجيه التلسكوب إلى جرينلاند للاستفادة من الظروف شبه المثالية في القطب الشمالي لدراسة الكون بترددات راديوية محددة ، بالتعاون مع المرصد الفلكي الراديوي الوطني (NRAO) ومرصد MIT Haystack.

      قادت ASIAA الجهود لتجديد وإعادة بناء الهوائي لتجهيزه للمناخ البارد للغطاء الجليدي في جرينلاند. في عام 2016 ، تم شحن التلسكوب إلى قاعدة ثول الجوية في جرينلاند ، على بعد 1200 كيلومتر داخل الدائرة القطبية الشمالية ، حيث أعيد تجميعه في هذا الموقع الساحلي. قامت ASIAA أيضًا ببناء مستقبلات للهوائي.

      قال مينج تانج تشين من ASIAA ومدير مشروع تلسكوب جرينلاند: "من الصعب للغاية إنشاء تلسكوب جديد بسرعة وبنجاح في مثل هذه البيئة الباردة ، حيث تنخفض درجات الحرارة إلى أقل من -30 درجة مئوية". "هذا الآن أحد أقرب التلسكوبات الراديوية للقطب الشمالي."

      بعد أن بدأ علماء ASIAA في تشغيل التلسكوب في 1 ديسمبر 2017 ، تمكنوا من اكتشاف الانبعاثات الراديوية من القمر في 25 ديسمبر ، وهو حدث يشير إليه علماء الفلك باسم "الضوء الأول". ثم في أوائل عام 2018 ، جمع الفريق بيانات من ملاحظات تلسكوب جرينلاند لكوازار مع بيانات من ALMA. تمت مزامنة البيانات المأخوذة من تلسكوب جرينلاند و ALMA بحيث تتصرفان كنقطتين على طبق راديو مساوٍ في الحجم للفصل بين موقعي المراقبة ، وهو إنجاز يسمى "إيجاد الهوامش".

      "This represents a major step in integrating the telescope into a larger, global network of radio telescopes," said Nimesh Patel from CfA and the lead scientist for the Greenland Telescope. "Finding fringes tells us that the Greenland Telescope is working as we hoped and planned."

      The Greenland location also allows interferometry with the Smithsonian Astrophysical Observatory (SAO) and ASIAA’s Submillimeter Array and the East Asian Observatory's (EAO) James Clerk Maxwell Telescope (JCMT) in Hawaii, ALMA and other radio dishes, to become the northernmost component of the EHT. This extends the baseline of this array in the north-south direction to about 12,000 km.

      "The Greenland Telescope is a crucial addition to the EHT, allowing for an even greater separation between the radio dishes in the array and hence better resolution," said Keiichi Asada from ASIAA and the Greenland Telescope project scientist. "We are very excited that the Greenland Telescope is part of this historic project."

      The Greenland Telescope joined the EHT observing campaign in the middle of April 2018 to observe the supermassive black hole at the center of the giant elliptical galaxy M87. This supermassive black hole and the one in our galaxy are the two primary targets for the EHT, because the apparent sizes of their event horizons are larger than for any other black hole. Nevertheless, exquisite telescope resolution is required, equivalent to reading the titles of a newspaper on the Moon viewed from the Earth. This capability is about a thousand times better than what the best optical telescopes in the world can achieve.

      Scientists plan to use these observations to help test Einstein's theory of General Relativity in environments where extreme gravity exists, and probe the physics around black holes with unprecedented detail.

      In 2011, NSF, the Associated Universities, Inc. (AUI)/NRAO awarded the antenna to the SAO, representing the ASIAA/SAO team, for relocation to Greenland. A future site is under consideration at the summit of the Greenland ice sheet where scientists will be able to take advantage of lower water vapor in the atmosphere overhead to achieve even better resolution.

      The scientists and engineers involved in the first light commissioning of the Greenland Telescope (GLT) were Satoki Matsushita (ASIAA GLT co-PI), Chih-Wei Locutus Huang (ASIAA GLT support scientist), Jun-Yi Kevin Koay (ASIAA Postdoctoral Fellow), Nimesh Patel (CfA GLT lead scientist) and Tim Norton (CfA GLT senior project manager). The scientists and engineers involved in the commissioning to detect fringes were Ming-Tang Chen (ASIAA GLT co-PI, Project Manager), Keiichi Asada (ASIAA GLT Project Scientist), Hiroaki Nishioka (ASIAA GLT Support Scientist), Kuan-Yu Liu (EAO JCMT Technician), Chen-Yu Yu (ASIAA GLT Technician), Shoko Koyama (ASIAA Postdoctoral Fellow), Nimesh Patel and Tim Norton.

      More information on the Greenland Telescope can be found at

      More information about the EHT can be found at

      Academia Sinica Institute of Astronomy and Astrophysics (ASIAA) is one of the 31 institutes and centers in Academia Sinica. ASIAA is located in the Astronomy-Mathematics Building on the campus of National Taiwan University, with a field office operating in Hawaii. Research topics carried out at ASIAA range from solar system, star formation, to extra-galactic science and cosmology.

      Headquartered in Cambridge, Mass., the Harvard-Smithsonian Center for Astrophysics (CfA) is a collaboration between the Smithsonian Astrophysical Observatory and the Harvard College Observatory. CfA scientists, organized into six research divisions, study the origin, evolution and ultimate fate of the universe.


      About Antenna Characteristics

      Directivity and radiated power can be derived based on the radiation fields, polarization and other antenna characteristics such as gain .

      Polarization

      The far-field can be decomposed in several ways. You can work with the basic decomposition in ( هθ , هφ ). However, with linear polarized antennas, it is sometimes more convenient to decompose the far-fields into ( هco, Eتعبر ) which is a decomposition based on an antenna measurement set-up. For circular polarized antennas, a decomposition into left and right hand polarized field components (هlhp, Erhp ) is most appropriate. In the following equations you can see how the different components are related to each other:

      ضω is the characteristic impedance of the open half sphere under consideration.

      The fields can be normalized with respect to

      Circular Polarization

      The following equations show how the left hand and right hand circular polarized field components are derived. From these components, the circular polarization axial ratio ( ARcp ) can be calculated. The axial ratio describes how well the antenna is circularly polarized. If its amplitude equals one, the fields are perfectly circularly polarized. It becomes infinite when the fields are linearly polarized.

      Linear Polarization

      The following equations decompose the far-fields into a co and cross polarized field ( α is the co polarization angle). From these, a linear polarization axial ratio ( ARlp ) can be derived. This value illustrates how well the antenna is linearly polarized. It equals one when perfect linear polarization is observed and becomes infinite for a perfect circular polarized antenna.

      Radiation Intensity

      The radiation intensity in a certain direction, in watts per steradian, is given by:

      For a certain direction, the radiation intensity will be maximal and equals:

      Radiated Power

      The total power radiated by the antenna, in Watts, is represented by:

      Effective Angle

      This parameter is the solid angle through which all power emanating from the antenna would flow if the maximum radiation intensity is constant for all angles over the beam area. It is measured in steradians and is represented by:

      Directivity

      Directivity is dimensionless and is represented by:

      The maximum directivity is given by:

      The gain of the antenna is represented by:

      where ص inj is the real power, in watts, injected into the circuit.

      The maximum gain is given by:

      Efficiency

      The efficiency is given by:

      Effective Area

      The effective area, in square meters, of the antenna circuit is given by:


      Goals

      The EHT aims to image the region affected by strong gravitational lensing around supermassive black holes. General relativity predicts that a bright photon ring will appear whose size is proportional to the mass of the black hole. Confirming that the inner edge of the ring is circular and of the predicted size constitutes a test of general relativity in a strong-field environment. M87 and Sgr A* are the primary targets in which the photon ring is easily resolvable by the EHT.

      The EHT also aims to understand the astrophysics of supermassive black hole systems. The two main targets for general relativity, M87 and Sgr A*, are very different in astrophysical character. M87 is a low-luminosity active galactic nucleus (AGN) source that launches a jet that is prominent at radio and optical wavelengths. Sgr A* has no obvious jet and is orders of magnitude smaller than M87 in mass and accretion rate. In addition to these two sources, the EHT observes a wide range of AGN sources with prominent jets, ranging from radio galaxies to blazars, at a resolution unobtainable with any other instrument.


      شاهد الفيديو: ﻃﺮﻳﻘﺔ الغاء وضع المكفوفين TalkBack. طريقة ايقاف وضع TalkBack. اللغاء وضع الصم والبكم (شهر اكتوبر 2021).