I-VLBI Applications Salvo Pluchino, INAF-IRA Noto VLBI Station

Mini Workshop

casper backends

Mini Workshop Casper Backends - Medicina 8 April 2011

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Italian VLBI network: le strutture59

2 km

581 km

894 km

Mc

SRT

Nt

Posizione delle antenne VLBI italiane in coordinate cartesiane, latitudine, longitudine ed altezza s.l.m. (Posizione SRT appros.).

Ma

In Italia attualmente vi sono 3 antenne (saranno 4 con SRT) equipaggiate per le osservazioni VLBI.

Antenna Diam(m) X (m) Y (m) Z (m) Latitude (N) Longitude(E) Altitude (m)

SRT 64 4864925 791819 4035511 +39°29 50′ ′′ +09°14 40′ ′′ 700

Mc 32 4461370 919597 4449559 +44°31 13′ ′′ +11°38 49′ ′′ 67

Nt 32 4934563 1321201 3806484 +36°52 34′ ′′ +14°59 21′ ′′ 143

Ma 25 4641939 1393003 4133326 +40°38 58′ ′′ +16°42 14′ ′′ 543

La rete I-VLBI ha una risoluzione che supera ad esempio quella di MERLIN (Jodrell Bank, con baselines fino a 217 km) ed offre diversi scenari di utilizzo.

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Italian VLBI network: copertura UVAntenna Component Mc Nt Ma

SRT AllXYZ

592423414

581534229

649

Mc AllXYZ

- 894621643

597507316

Nt AllXYZ

- - 445312327

Funzione di visibilità sul piano UV per le 3 antenne INAF Italiane, per sorgenti a −30, 0, 30, 45 e 90° di declinazione.

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• Progetti che non richiedono l’uso di grandi array• Progetti che non possono essere studiati con altri array (ad es. per il

frequency coverage)• A differenza di altre network VLBI (estese in direzione E-W), l’I-VLBI è più

esteso in direzione N-S, questo rende possibile finestre osservative più lunghe per oggetti a basse declinazioni

• Inoltre le antenne italiane riescono ancora ad osservare agevolmente le sorgenti circum polari

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Italian VLBI network: quando preferirlo?

… per contro:• La debolezza maggiore del network I-VLBI è di avere baselines di lunghezza

comparabile (soltanto una piccola parte delle frequenze spaziali può essere campionata)

• Il piccolo numero di stazioni rende più difficoltosa la ricostruzione di una sorgente

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Italian VLBI network: quali applicazioni?• Osservazioni in Spectral Line– Astrometria di Masers (CH3OH, H2O)

– Survey di Megamasers (H2O)– Planetologia– Tracking di Spacecraft– Space Debris– SETI in piggyback– Altro?

• Osservazioni nel Continuo– ?

Precedenti esperienze: VEX I-VLBI tracking doppler

INAF Rome

IRA BolognaMedicina

IRA-Noto

SRT Cagliari

Noto, INAF-IRA 32 m

Matera, ASI 20 m

Medicina, INAF-IRA 25 mBASELINE LENGTHS (km) Mc Ma Nt Mc 0 597 893 Ma 597 0 444 Nt 893 444 0

RECORDING SYSTEM Station Drive type DAR MEDICINA MARK5A MKIV MATERA MARK5A MKIV NOTO MARK5A VLBA4

On Dec 1st 2008 a Venus lunar occultation occurred. On that occasion we performed the first Italian-VLBI (I-VLBI) tracking experiment by detecting the carrier signals coming from the Venus Express (VEX) spacecraft with both the IRA radiotelescopes together with the Matera antenna of the Italian Space Agency.

• Data post processing required the development of new dedicated software and firmware.

DifX correlator at IRA

Precedenti esperienze : VEX I-VLBI tracking doppler

• Preliminary results:On the left: diffraction patterns of immersion and emersion of the X-band carrier.iBob-BEE2 acquisition system.

Below: Total Electron Content (TEC) variation during immersion of VEX behind the Moon limb. iBob-BEE2 acquisition system.

TEC variation during the emersion. Note: Delta reaches 1013 el/cm2, i.e. 30 TECU (1 TECU=1016 el/m2).

Above: Total Power hi-resolution spectrum (4Mch, 2Hz/ch) of the X-band carrier. Mk5 acquisistion system at MC.

Precedenti esperienze : VEX I-VLBI tracking doppler

Post processing: FFT @ 320000 ch (full spectrum)Averaging: 1 sRes [Hz/ch]: 25Res [el/cm2]: 1.6*1014 el/cm2

9Mini Workshop Casper Backends - Medicina 8 April 2011

Italian VLBI network: downconversion e sampling

100 – 900 (L)

100 – 900 (R)

ATTENUATORI

100 – 500

100 – 500

100 – 220(L)

220 – 500(L)

100 – 220(R)

220 – 500(R)

14 VC

14 VIDEOCONVERTERBW: 0.125 16 MHz

28 channels (L + R)

A/D CONVERTER (1-2 bit)

Terminale Mark IV/VLBA

Terminale Mark V

1 Gbit/sModulo A Modulo B

Hard Disk Hard Disk

SECONDA CONVERSIONE

(Es. BW=800 MHz)

CORRELATOR (DifX, JIVE)

10Mini Workshop Casper Backends - Medicina 8 April 2011

Italian VLBI network: downconversion e sampling – A “ROACH” approach

100 – 900 (L)

100 – 900 (R)

ATTENUATORI

100 – 500

100 – 500

100 – 220(L)

220 – 500(L)

100 – 220(R)

220 – 500(R)

ROACH Board4 inputs @ BW = 250 MHz

(Es. BW=800 MHz)

A/D CONVERTER (8 bit)

Terminale Mark IV/VLBA

Time domain COMPLEX FFT

n Tunable Downconversions

n-COMPLEX FFT n Time domain streams

Host PCn-SIGNALS

n-HIGHRESOLUTION FFT

n-SPECTRA

G Lan

HIGH RESOLUTION SOFTWARE CORRELATOR

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Final Spectrum

Italian VLBI network: Spectra Software Correlator

Mc

Nt

SRT

Geocentric correction and Band Filtering

DATABASE

Geo corrected and Station Averaged data

Frequency Multiplication of Spectra

Spectra withresidual RFI

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Italian VLBI network: High Resolution Software Correlator

Mc

Nt

SRTGeocentric correction and

Narrow Band Filtering

DATABASE DELAY TABLE(precalculated)

PHASE CORRECTION

MODEL

Geo corrected and filtered data

Global Averaged Spectra

Detection of the signal

Make new PHASE TABLE