Technologies for Radio Astronomy CSIRO Astronomy and - PowerPoint PPT Presentation

Technologies ¡ for ¡Radio ¡ Astronomy ¡ CSIRO ¡Astronomy ¡and ¡Space ¡Science ¡ Tasso ¡Tzioumis ¡ Mark ¡Bowen ¡ Assistant ¡Director ¡– ¡Engineering ¡ Group ¡Leader ¡– ¡Front ¡End ¡Technologies ¡ June ¡2015 ¡ ¡

DirecKons ¡for ¡ATNF ¡Engineering ¡ (From ¡last ¡ATUC ¡mee0ng) ¡ • ASKAP ¡& ¡SKA: ¡Core ¡business ¡of ¡the ¡Engineering ¡Program. ¡ Most ¡of ¡the ¡program’s ¡people ¡and ¡effort ¡at ¡present. ¡ • • Development ¡projects ¡for ¡all ¡ATNF ¡facili0es. ¡Depends ¡on ¡ budgets. ¡ • Strategic ¡developments ¡– ¡develop ¡capabili0es. ¡ • External ¡contracts ¡help ¡to ¡maintain ¡capabili0es. ¡ • Broad ¡direc0ons ¡largely ¡unchanged ¡(June ¡2015) ¡ ATUC ¡ ¡ ¡ ¡ ¡2 ¡June ¡2015 ¡

Available ¡resources ¡& ¡allocaKons ¡ • ASer ¡CSIRO ¡restructure ¡ ¡(refer ¡last ¡AUC ¡report, ¡Nov ¡2014) ¡ ¡Lost: ¡~9 ¡posi0ons ¡via ¡a\ri0on ¡and ¡redundancies. ¡ • à ¡~ ¡42 ¡FTE ¡total ¡remained ¡in ¡Technologies ¡ • • Since ¡Nov ¡2014: ¡ Lost: ¡1 ¡senior ¡digital ¡engineer ¡+ ¡1 ¡re0rement ¡ • Have ¡permission ¡to ¡replace ¡-­‑ ¡underway ¡ • Gained: ¡~2 ¡FTE ¡short-­‑term ¡contracts ¡– ¡ASKAP ¡produc0on ¡ • Some ¡recruitments ¡in ¡progress. ¡ • à ¡Overall ¡largely ¡unchanged! ¡But ¡will ¡grow ¡into ¡next ¡FY. ¡ • à • ASKAP ¡: ¡~ ¡22 ¡FTE ¡ ¡ à ¡Ongoing ¡commitment ¡ • SKA: ¡~ ¡11 ¡FTE ¡ à ¡Re-­‑structuring ¡aSer ¡SKA ¡re-­‑baseline ¡ More ¡digital ¡group ¡effort? ¡CSP-­‑LOW? ¡Ac0ve ¡poli0cking!! ¡ • • S0ll ¡only ¡~5 ¡FTE ¡(fragmented) ¡for ¡ALL ¡other ¡projects!! ¡ ¡ ATUC ¡ ¡ ¡ ¡ ¡2 ¡June ¡2015 ¡

Staffing ¡– ¡Conferences ¡ • SKA CSP meeting – Cape Town March 2015 • SKA Preliminary Design Reviews - Manchester • Document submission Nov – Dec 2014 (~30+ documents/consortium) • Australian Site Infrastructure – Feb 2015 • Central Signal Processing (CSP) – Dec 2014 • Signal and Data Transport (SaDT) – Jan 2015 • Dish – Feb 2015 Assembly Integration and Verification (AIV) – Feb 2015 • • Special session on SKA in ICASSP conference (Brisbane April 2015) • ”Signal Processing Challenges for the Square Kilometer Array” • John Bunton presented invited paper on “SKA CORRELATORS AND BEAMFORMERS” • 4 Participants from Digital group à Very valuable networking • SKA-Dish related visits to Manchester • AT-RASC (URSI regional meeting), May 2015. • ASKAP • SKA Survey • SKA CSP workshop – Penticton Canada (June 2015) ATUC ¡ ¡ ¡ ¡ ¡2 ¡June ¡2015 ¡

CABB ¡ ¡ ¡ (unchanged ¡since ¡last ¡ATUC) ¡ • Last ¡ATUC: ¡Formal ¡CSIRO ¡commitment ¡ceased ¡Sept ¡2014 ¡ • Now ¡ALL ¡tasks ¡covered ¡by ¡post-­‑re0rement ¡fellows!! ¡ BUT ¡ • Personal ¡commitment ¡by ¡staff ¡member ¡to ¡con0nue ¡work ¡on ¡the ¡ 16 ¡MHz ¡mode. • Possible ¡delivery ¡for ¡16 ¡MHz ¡end ¡2015?! ¡ à ¡s0ll ¡the ¡target ¡ • No ¡horizon ¡for ¡4 ¡MHz ¡mode. ¡ • NO ¡CSIRO ¡commitment ¡possible. ¡Facilitate ¡as ¡far ¡as ¡possible. ¡ • Some ¡hope ¡that ¡16 ¡MHz ¡may ¡be ¡completed. ¡ ATUC ¡ ¡ ¡ ¡ ¡2 ¡June ¡2015 ¡

ASKAP ¡Update ¡ • Aaron ¡Chippendale ¡to ¡update ¡in ¡detail ¡ ¡ • S0ll ¡to ¡do: ¡ Phase ¡closure ¡under ¡TOS ¡control ¡ • Test ¡zoom ¡modes ¡under ¡TOS ¡control ¡ • Tied-­‑array ¡processor ¡for ¡VLBI ¡ • Transient ¡buffer ¡for ¡CRAFT ¡ • ATUC ¡ ¡ ¡ ¡ ¡2 ¡June ¡2015 ¡

Ultra-­‑wideband ¡Receiver ¡for ¡Parkes ¡ • Observed ¡band ¡700 ¡-­‑ ¡4000 ¡MHz; ¡Tsys ¡< ¡20K ¡over ¡most ¡of ¡band ¡ • Science: ¡pulsar ¡0ming, ¡polarisa0on, ¡interstellar ¡sca\ering, ¡ dispersion, ¡spectral ¡lines, ¡Galac0c ¡con0nuum, ¡VLBI ¡ • ARC ¡Linkage ¡Infrastructure, ¡Equipment ¡and ¡Facili0es ¡grant ¡ • $370k ¡awarded ¡for ¡2015 ¡ • InvesKgators: ¡Bailes, ¡ Gaensler, ¡Wyithe, ¡Bhat, ¡Levin, ¡van ¡Straten, ¡ Wen, ¡Melatos, ¡Manchester, ¡Hobbs, ¡Kramer, ¡Han ¡ • InsKtuKons: ¡ CSIRO, ¡Cur0n, ¡MPIfR, ¡Melbourne, ¡Monash, ¡NAO/CAS, ¡ Swinburne, ¡Sydney, ¡Western ¡Australia ¡ • Collabora0on ¡agreement ¡in ¡development ¡– ¡sign ¡by ¡July ¡2015 ¡ ATUC ¡ ¡ ¡ ¡ ¡2 ¡June ¡2015 ¡

Parkes RFI Spectrum (Sept. 2014) UWB Receiver Band Phone (CDMA/3G) Phone (GSM/3G) Aircraft Satellite Phone (3G) Credit: Dick Manchester, Paul Roberts, Aidan Hotan, Ron Beresford, Brett Preisig ATUC ¡ ¡ ¡ ¡ ¡2 ¡June ¡2015 ¡

Parkes UWB Feed Design • Quad-ridge horn with dielectric insert and outer rings • Feed/OMT and dielectric cryogenically cooled - outer rings at ambient temperature • Low cross-polarization (< -15 db) • Beamwidth and focal position almost frequency-independent Credit: Alex Dunning ATUC ¡ ¡ ¡ ¡ ¡2 ¡June ¡2015 ¡

700#MHz#–#4#GHz#receiver# RF* processing* Block#diagram# Band* module* Gain*/* pass* * equalisa'on/* filter* aQenua'on* (high)* Differen'al* * signal*lines* Triplexer* Band* Gain*/* pass* equalisa'on/* filter* aQenua'on* Differen'al* (mid)* * LNA*s* 700MHz*–* Band* Gain*/* 4GHz**feed* Notch* pass* equalisa'on/* and*4*port* filter* filter* aQenua'on* OMT* (low)* * Cryostat* Receiver* Receiver* * control*and* cryogenics* One*of*two*polarisa'on*channels* monitor* /*vacuum* electronics* hardware* and* Parkes*64m* electrics* RFI*‘'ght’* aerial*cabin* enclosure* * Op'cal* Second* Digi'ser* fibre**(x9)* polarisa'on* Band* (9*channels)* channel* combiner/* GPU*cluster* PFB/*GPU* RFI* distributor* reference* channels*** Parkes*64m* tower* Parkes*64m* instrument*room* focus*cabin* * Credit: Alex Dunning ATUC ¡ ¡ ¡ ¡ ¡2 ¡June ¡2015 ¡

Prototype ¡UWB ¡Feed ¡Progress ¡ Feed Horn Outer rings Teflon dielectric • Prototype ¡feed ¡development ¡at ¡CSIRO ¡ • New ¡technology ¡ à ¡MUST ¡test ¡and ¡“re0re ¡risk” ¡ • Proof ¡of ¡concept ¡feed ¡tes0ng ¡in ¡June ¡2015 ¡– ¡Room ¡temperature ¡ ATUC ¡ ¡ ¡ ¡ ¡2 ¡June ¡2015 ¡

M. Bourne and A. Dunning Installing UWB Feed Credit: Alex Dunning Technological ¡Challenges ¡ • Cryogenic ¡cooling ¡ ¡-­‑ ¡Materials ¡ • Vacuum ¡window ¡ • Wideband ¡LNA ¡development ¡ • System ¡integra0on ¡ UWB Feed Installed in Antenna Test Range Credit: Alex Dunning ATUC ¡ ¡ ¡ ¡ ¡2 ¡June ¡2015 ¡

Cost ¡of ¡UWB ¡system ¡ (ARC ¡proposal) ¡ Total ¡direct ¡costs: ¡~$1M ¡ • Proposal ¡for ¡50% ¡from ¡Partners ¡& ¡50% ¡ARC ¡funds ¡ • Shorsall: ¡~$100k ¡from ¡ARC ¡ • But ¡new ¡partners ¡commi\ed ¡funds ¡at ¡this ¡level. ¡ • Labour ¡effort ¡(from ¡CASS) ¡at ¡~$1.5M ¡ • ~ ¡6 ¡FTE ¡years ¡effort. ¡Timescale? ¡(~2-­‑3 ¡years?) ¡ • Need ¡to ¡manage ¡limited ¡CASS ¡resources ¡ • • Exis0ng ¡commitments ¡– ¡ASKAP, ¡SKA, ¡FAST ¡ • FAST ¡ramp-­‑up ¡will ¡slow ¡progress ¡in ¡the ¡short-­‑medium ¡ ¡term ¡ • SKA ¡re-­‑baseline ¡ à ¡limited ¡scope ¡for ¡realloca0on ¡of ¡effort? ¡ • Scope ¡to ¡leverage ¡digital ¡developments ¡from ¡ASKAP/SKA ¡work? ¡ Implica0ons ¡for ¡single ¡digital ¡back-­‑end ¡for ¡ALL ¡Parkes ¡ • systems! ¡ Broadly ¡on ¡target ¡to ¡develop ¡– ¡subject ¡to ¡resources! ¡ • ATUC ¡ ¡ ¡ ¡ ¡2 ¡June ¡2015 ¡

FAST ¡– ¡ 19 ¡beam ¡1.3 ¡GHz ¡receiver ¡ Feasibility ¡study ¡accepted ¡by ¡NAOC. ¡ • Nego0a0ong ¡with ¡Chinese ¡for ¡full ¡receiver ¡ • system ¡design ¡& ¡construc0on ¡ Challenging ¡delivery ¡deadline: ¡September ¡2016 ¡ ¡ • Fully ¡externally ¡funded. ¡ • Detailed ¡cos0ng ¡completed. ¡ • Contract ¡nego0a0ons ¡under ¡way. ¡ • • Strategic ¡rela0onship ¡with ¡China! ¡ • MUST ¡nurture ¡& ¡develop!? ¡ • Resource ¡requirements ¡& ¡conflicts ¡ • Recruit/Collaborate/secondment? ¡ ATUC ¡ ¡ ¡ ¡ ¡2 ¡June ¡2015 ¡