Blade Antenna-SDR System Prototype for the CANTAR Global 21-cm Experiment: Simulations, Measurements, and In-Situ Results

Abstract

We present the design and initial testing of a low-frequency radio telescope prototype developed for the Colombian Antarctic Telescope for 21-cm Absorption during Reionization (CANTAR) experiment. Operating from 100 to 200 MHz, the system integrates a blade dipole antenna inspired by the EDGES high-band design with a software-defined radio (SDR) receiver. We report simulations of antenna impedance and beam chromaticity, along with SDR performance tests (Limenet Mini, Ettus E310, and USRP2920). A dual-stage low-noise amplifier reduces the system temperature, enabling foreground-sensitive observations. Radiometric estimates suggest that sub-mK sensitivity is achievable with 1000 h of integration. This prototype is part of Colombia's emerging infrastructure for 21-cm cosmology, with deployments planned at low-RFI sites in the Colombian Andes and Antarctica.

Resumen

Presentamos el diseño y pruebas de un prototipo de radiotelescopio de baja frecuencia para el experimento Colombian Antarctic Telescopefor 21-cm Absorption during Reionization (CANTAR). El sistema opera entre 100 y 200 MHz, y combina una antena blade dipolo, inspirada en el diseño de EDGES high-band, con un receptor basado en un receptor de radio definido por software (SDR). Reportamos simulacionesde impedancia y cromaticidad del haz de la antena, junto con pruebas de desempeño de varios SDRs (Limenet Mini, Ettus E310,USRP2920). Un amplificador de bajo ruido de dos etapas reduce la temperatura del sistema, permitiendo observaciones sensibles a la emisión de fuentes del primer plano. Estimaciones radiométricas indican que es posible alcanzar sensibilidad de sub-mK con 1000 h de integración. Este prototipo es parte de la infraestructura emergente en Colombia para cosmología de 21 cm, con campañas planeadas en sitios de baja interferencia de radiofrecuencia (RFI) en los Andes Colombianos y la Antártida.