UBB - Ultrabreitbandempfänger
Der Antrag zur Förderung des BEACON-Projekts wurde im Oktober 2010 dem Europäischen Forschungsrat (ERC) eingereicht. Er beinhaltete unter anderem das Anliegen zur Finanzierung der Konstruktion eines Ultrabreitbandempfängers (UBB) mit einer Frequenzabdeckung zwischen 0.6 und 3 GHz - die optimalen Frequenzen um „Pulsar Timing”-Beobachtungen durchzuführen. Der Antrag beinhaltete auch die Kostenübernahme für die Konstruktion der Backends, dessen Installation, Wartung und Betrieb am 100-m-Radioteleskop für eine Zeitspanne von fünf Jahren. Das ERC beschloss im Juni 2011 das Projekt zu bewilligen.
Die Realisierung startete im September 2011 in den Werkstätten und Elektroniklaboren des MPIfRs. Das Haupt-Backend-System besteht aus einem Hochgeschwindigkeits (12.5 GHz) Tektronix ADC, der volle Nyquist-Abstastung von zwei 3.125 GHz Polarisationskanälen garantiert. Dieser wird unterstützt von einer komplexen und anspruchsvollen Schnittstelle. Diese leitet die 8-bit Daten der Spannungsmessungen an ein digitales Polyphasenspektrometer, das in einen FPGA basierten Uniboard 1 Computer implementiert ist. Die Firmware wird am INAF/Arcetri, dem italienischen Partnerinstitut im BEACON-Projekt, entwickelt. Die Konfiguration garantiert einzelne 25-MHz-Bänder, die kohärent gebündelt und in Echtzeit von einem GPU Cluster gefaltet werden.
Im Juni 2012 wurde der Empfänger (Abb.1) im Labor getestet. Abbildung 2 gibt einen Einblick in die Vierfachkonstruktion des Horns, entwickelt von Sander Weinreb an den Jet Propulsion Laboren innerhalb des amerikanischen Technologieentwicklungsprojekts (TDP). Der „Feed” ist einer der neu entwickelten Teile des Empfängers, der mit großem Aufwand gefertigt wurde. In Abbildung 3 schauen wir an der hinteren Seite des Horns hinunter und sehen wie es an den Dewar angeschlossen ist. Die Verbindungsstücke sind ein neues Design und verringern das Empfängerrauschen erheblich - eine sehr wichtige Kennziffer für Pulsarexperimente. Die ersten Tests zeigten eine Systemtemperatur von weniger als 25 K.
Anfang Juli 2012 wurde der Empfänger in der Fokuskabine des Effelsberger Radioteleskops installiert und erste Pointing- und Fokustests wurden durchgeführt. Die ersten Pulsarbeobachtungen wurden am 18. Juli 2012 mit dem ROACH board/ASTERIX System durchgeführt. Erfreulicherweise funktionierte alles sofort: Wir richteten den Empfänger auf einen Pulsar und sofort wurde eine klare Detektion auf dem Bildschirm sichtbar (Abb. 4 und 5)!
Die Beobachtungen ermöglichten eine vorläufige Abschätzung der Empfindlichkeit des Systems, die durch sehr starke Interferenzen im Radiofrequenzbereich (engl. „Radio Frequency Interference” (RFI)), viel stärker als erwartet, eingeschränkt wurde. Diese Interferenzen konnten auf eine TETRA-Sendeanlage nahe des Effelsberger Radioteleskops zurückgeführt werden, mit einer unerwartet starken Linie bei 396 MHz. Normalerweise liegt diese Frequenz außerhalb des Detektionsbereichs, jedoch war die Emission so stark, dass der LNA immer noch über lange Zeitspannen während der Beobachtung in Sättigung ging.
Aufgrund dessen wurde der Empfänger mit einem Hochpassfilter vor dem ersten Verstärker ausgestattet, der die Systemtemperatur leicht um 1 K erhöht, ein guter Kompromiss, um die Stabilität des Systems zu garantieren. Der Empfänger wurde im Mai 2013 wieder in die Fokuskabine des Effelsberger Radioteleskops eingebaut. Der Test verlief positiv.
(Ursprünglicher (englischer) Text auf http://www.mpifr-bonn.mpg.de/staff/pfreire/BEACON.html)
