# 1/f Noise Analysis for FAST HI Intensity Mapping Drift-Scan Experiment

**Authors:** Wenkai Hu, Yichao Li, Yougang Wang, Fengquan Wu, Bo Zhang, Ming Zhu, Shifan Zuo, Guilaine Lagache, Yinzhe Ma, Mario G. Santos, Xuelei Chen  
**arXiv:** [2109.06447](https://arxiv.org/abs/2109.06447)  
**Date:** 2021-09-14  
**Summary page:** https://www.summarizepaper.com/fr/paper/2109.06447v1/

## Key points

- Étude du bruit 1/f du système de réception du télescope sphérique à ouverture de cinq cents mètres (FAST)
- Utilisation des données de balayage par dérive d'une enquête pilote sur la cartographie d'intensité
- Les 19 faisceaux ont des fluctuations 1/f avec des structures similaires
- Estimation des densités spectrales de puissance temporelle et bidimensionnelle
- Utilisation de la décomposition en valeurs singulières (SVD) pour soustraire l'avant-plan et éliminer les composantes les plus fortes afin de réduire considérablement la puissance mesurée du bruit 1/f
- Réduction de la fréquence de genou du bruit 1/f dans une bande de 10 MHz à $1,8 \times 10^{-3}\Hz$ avec une soustraction de 20 modes, ce qui est bien en dessous du bruit thermique sur une échelle temporelle de 500 secondes
- Les variations de type 1/f sont limitées à une petite région dans l'espace temps-fréquence et les corrélations en fréquence peuvent être supprimées avec la soustraction des modes SVD
- Une simple calibration indépendante de la fréquence diode à bruit toutes les huit secondes n'affecte pas les résultats obtenus après cette soustraction
- Le bruit 1/f a une fréquence de genou $(f_{k}) \sim$ 6 $\times$ 10$^{-4}$Hz et des indices spectraux de corrélation temporelle et fréquentielle $(\alpha) \sim 0,65$, $(\beta) \sim 0,8)$
- Les observations ont été effectuées avec le système d'alimentation à bande L à 19 faisceaux et le récepteur cryogénique associé du FAST pendant l'expérience pilote Hi intensity mapping en mai 2019
- La résolution temporelle est de 0,1 seconde et la résolution en fréquence est de 7,63 kHz
- Le bruit 1/f peut avoir un impact significatif sur la mesure du spectre HI car il peut induire un biais

## Summary

Nous étudions le bruit 1/f du système de réception du télescope sphérique à ouverture de cinq cents mètres (FAST) en utilisant des données de balayage par dérive d'une enquête pilote sur la cartographie d'intensité. Les 19 faisceaux ont des fluctuations 1/f avec des structures similaires. Les densités spectrales de puissance temporelle et bidimensionnelle sont estimées. Nous utilisons la décomposition en valeurs singulières (SVD) pour soustraire l'avant-plan et éliminer les composantes les plus fortes afin de réduire considérablement la puissance mesurée du bruit 1/f. Avec une soustraction de 20 modes, la fréquence de genou du bruit 1/f dans une bande de 10 MHz est réduite à $1,8 \times 10^{-3}\Hz$, ce qui est bien en dessous du bruit thermique sur une échelle temporelle de 500 secondes. Les spectres bidimensionnels montrent que les variations de type 1/f sont limitées à une petite région dans l'espace temps-fréquence et que les corrélations en fréquence peuvent être supprimées avec la soustraction des modes SVD. Une simple calibration indépendante de la fréquence diode à bruit toutes les huit secondes n'affecte pas les résultats obtenus après cette soustraction. Nous estimons que le bruit 1/f a une fréquence de genou $(f_{k}) \sim$ 6 $\times$ 10$^{-4}$Hz et des indices spectraux de corrélation temporelle et fréquentielle $(\alpha) \sim 0,65$, $(\beta) \sim 0,8$. Cela peut avoir un impact significatif sur la mesure du spectre HI car il peut induire un biais jusqu’à 10%. Les observations ont été effectuées avec le système d'alimentation à bande L à 19 faisceaux et le récepteur cryogénique associé du FAST pendant l'expérience pilote Hi intensity mapping en mai 2019. La résolution temporelle est 0,1 seconde et 7,63 kHz pour la résolution en fréquence. Pour comparer nos résultats aux simulations numériques, nous avons discutés des résultats obtenus dans notre analyse dans la section 6.