Forschungszentrum Karlsruhe - Wissenschaftliche Berichte - FZKA 7219
Kalibration eines astronomischen Radioantennenfeldes durch
eine externe Quelle
A. Hakenjos
Zusammenfassung
Die Zielsetzung von
LOPES ist es, die Radiokomponente der durch die kosmische Strahlung induzierten
Luftschauer zu messen. Das Experiment besteht aus 30 Radioantennen, die auf dem
KASCADE-Grande Detektorfeld im Forschungszentrum Karlsruhe aufgebaut sind.
Durch die Kopplung an dieses bereits bestehende Luftschauerexperiment konnte
die Korrelation zwischen Luftschauern und der Radiokomponente nachgewiesen
werden. Um die Abhängigkeiten zwischen der Energie der Primärteilchen der
kosmischen Strahlung und der Radiopulshöhe pro MHz Bandbreite zu bestimmen, ist
eine Phasen- und eine absolute Kalibration notwendig. Im Rahmen dieser Arbeit
wurde für die absolute Kalibration ein System entwickelt und aufgebaut. Dabei
wurden Korrekturwerte bezüglich der Geometrie der Antennen mittels einer
Simulation berechnet. Für die Elektronik wurden diese Korrekturen über eine
bekannte Radioquelle gemessen. Für diese Messung wurde eine kommerzielle
Radioquelle mittels eines Kranauslegers 11m über den Antennen angebracht. Mit
den simulierten Antennendaten war es möglich, die Eingangsleistung in die
Elektronik zu berechnen und diese mit den von LOPES gemessenen Werten zu
vergleichen. Damit wurden die auf die Leistung des elektromagnetischen Signals
bezogenen Korrekturfaktoren mit einer systematischen Ungenauigkeit von ≈32%
bestimmt. Diese Ungenauigkeiten kamen auch durch Schwankungen der gemessen
Leistung bei wechselnden Umweltbedingungen zustande. Die Korrekturwerte werden
nun für die Bestimmung der absoluten Radio-Feldstärke aus den LOPES-Meßwerten
benutzt.
Calibration of an astronomical antenna array with an external
source
Abstract
The goal for LOPES is to measure the radio component of
cosmic ray air showers. The LOPES-experiment consists of 30 antennas which are
situated in the KASCADE-Grande array at the Forschungszentrum Karlsruhe. We
have developed and set up a system for the absolute calibration. While we used
a simulation for the geometrydependent correction factor describing the
antennas, we had to use a different approach for the correction factor of the
electronic components. A commercial radio source was attached to a crane arm
which placed it 11 m above the LOPES-antennas. Using the simulated data for the
antennas, we calculated the power input to the electronics and compare it to
the power measured by LOPES. From this comparison we calculated the frequency
dependent correction factor for the signal power. We had a systematical error
of ≈32%. This error includes variations of the measured power due to
changes in the humidity of the air and in particular the ground. The correction
factors will be used to calculate the absolute radio field strength from the
LOPES data.