О проекте - Антенна БСА ФИАН

В 2010-2012 гг. была проведена модернизация антенны БСА ФИАН, в результате которой на основании старого антенного поля были фактически созданы четыре независимых радиотелескопа, два из которых (БСА-1 и БСА-3) были запущены в строй в 2013-2014 гг.

В радиотелескопе БСА-3 создано 128 непереключаемых лучей. Эти лучи перекрывают склонения от -8° до +55°. Они обслуживаются тремя регистраторами. Перекрытие лучей сделано по уровню мощности 0.4. Эффективная площадь БСА-3 приведённая к зениту равна 47000±2500 м². Полная полоса приёма — 2.5 МГц.
 

Изменение чувствительности в зависимости от направления на небе:

Так как лучи БСА-3 фиксированы, а антенное поле неподвижно, чувствительность антенны сильно различается в разных направлениях.
На рисунке по горизонтальной оси приведено склонение, по вертикальной — чувствительность от максимально возможной, принятой за единицу. Из рисунка видно, что при неудачном положении источника на небе разница в чувствительности может различаться в 8-9 раз.
 

Для калибровки мощности приходящих сигналов на вход малошумящих усилителей (МШУ) подаётся сигнал от специального (шумового) генератора. Этот сигнал обеспечивает измерение основных параметров радиотелескопа:

• температуры шума системы,
• эффективной площади антенны,
• проверки работоспособности системы распределенного усиления и её отдельных элементов.

Вход МШУ переключается между антенной и калибровочным генератором шума. Генератор шума формирует два уровня калибровочного сигнала, соответствующих температуре шума согласованной нагрузки и температуры шумов включенного генератора. Температура шумов согласованной нагрузки равна температуре окружающей среды. Температура шумового сигнала калибровочного генератора составляет 2400 К, и мало зависит от температуры окружающей среды. Измеренные изменения величины ступеньки не превышают ±3% при изменении окружающей температуры от -15°C до +43°C.
 

Карта наблюдаемой на небе области за один день:

На рисунке по горизонтальной оси приведено московское время (+4 UT), по вертикальной — наблюдаемое склонение. Карта сделана в единицах температур. Видна плоскость Галактики, северный полярный шпур, сильные радиоисточники. Для сильных радиоисточников видны боковые лепестки БСА по оси склонений. Это ложные источники, находящиеся на расстояниях примерно 7° от основного источника.
 

Цифровой радиометр — это промышленный компьютер с многоканальными приемно-регистрирующими модулями. Три цифровых радиометра обеспечивают регистрацию сигнала для 128 лучей радиотелескопа. В состав каждого регистратора входят 8-канальные модули цифровой обработки сигналов. На входе модуля установлены четыре спаренных АЦП TI ADS62P29.

Цифровая обработка производится с помощью программируемых логических интегральных схем — ПЛИС EP3SL780C3 (Stratix III, Altera). Используются:

• метод прямой оцифровки сигнала,
• цифровые системы фильтрации,
• перенос частот,
• спектральный анализ.

Частота оцифровки составляет 230 МГц,
полоса регистрируемого сигнала в каждом канале — 2.5 МГц,
центральной частота — 110.25 МГц.

Ресурсы ПЛИС позволяют реализовать на одной микросхеме:

• 8 независимых видеоконверторов,
• фильтрацию высокочастотных и низкочастотных сигналов,
• спектральный анализ и обработку 8 независимых потоков данных.

В модуле регистратора реализована возможность записи на жесткий диск:

• мощности сигнала в 32-х спектральных каналах с частотным разрешением 78 кГц,
• мощности сигнала в 6-ти спектральных каналах с частотным разрешением 415 кГц.

Временное разрешение сигнала равно 12.5 мс или 100 мс.

Контроль службы времени осуществляется в начале каждого часа наблюдений. Запуск оцифровки первой точки проводится с точностью не хуже 5 мс. Точность опроса каналов внутри часа определяется точностью кварцевых генераторов частоты цифрового приемника. Оцениваемое максимальное возможное расхождение времени на часовом интервале составляет:

• 25 мс (± две точки первичных «длинных данных»),
• 100 мс (± одна точка первичных «коротких данных»).

C августа 2014 года проводится одновременная запись данных:

• с постоянной 100 мс в 6 частотных каналах («короткие данные»),
• с постоянной 12.5 мс в 32 частотных каналах («длинные данные»).

Полный объём данных, накопленных на конец 2024 года, превышает 350 терабайт.