Development of an Antenna Array Simulator

Abstract

The first task to solve in designing a radio interferometer is the location of the antennas-elements, a problem which defines the interferometer response, whose solution determines which points of the uv plane will be sampled, together with their density. These two parameters are extremely important because the antenna's location, in turn, defines the synthesized beam or point spread function (PSF) of the whole instrument, and an inadequate array configuration implies an ill-constructed synthesized beam. Consequences in this case are for example the need to delete measures over a range of spatial frequencies due to low signal-to-noise ratio, or, at the data reduction stage, to degrade spatial resolution in order to get a cleaner image. In order to have a better understanding of the parameters involved in the interferometer response, in this presentation we will introduce an in-progress simulator that provides the distribution in the baselines plane and the corresponding synthetized beam, like other common softwares developed years before, but that it is also able to run various optimization tasks, like pressure forces or custom tasks more related with the particular characteristics of this problem.

Resumen

El primer problema a resolver al diseñar un radiointerferómetro es la ubicación de sus antenas-elementos, la cual define la respuesta del interferómetro, cuya solución determina qué puntos del plano uv serán muestreados, junto con su densidad. Estos parámetros son de extrema importancia ya que la ubicación de las antenas define el haz sintetizado, o función de dispersión de puntos (PSF, por sus siglas en inglés), y una incorrecta distribución implica una degradación en la respuesta del haz. Ejemplos de las consecuencias de estos problemas pueden ser la eliminación de muestras sobre un rango de frecuencias espaciales debido a la baja relación señal-ruido, o, en la fase de reducción de datos, reducir la resolución espacial a fin de obtener una imagen más limpia. Con el objetivo de comprender mejor los parámetros involucrados en la respuesta del interferómetro, se va a presentar en este trabajo un simulador en desarrollo que provee la distribución de muestras en el plano de las líneas de base y el haz sintetizado correspondiente, al igual que otros programas ya desarrollados, pero con la diferencia de ser capaz de correr distintos métodos de optimización, como puede ser el conocido como “pressure forces” u otros personalizados, relacionados a las características del problema particular.